Анализ условий работы карданных передач в приводе исполнительных рабочих органов и движителей. Классификация и характеристика элементов привода по функциональному назначению. Расчет механизма поворота гусеничной машины, совмещенного с коробкой передач.
Аннотация к работе
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Работа выполнена в Федеральном государственном учреждении высшего профессионального образования «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия» Научный консультант доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФУлучшение сцепных свойств ходовых аппаратов колесных тракторов, блокировкой ведущих колес, применением тракторов с колесной формулой 4х4 и применением других усовершенствований не решают коренным образом проблему несоответствия уровня энергонасыщенности трактора технологическим возможностям пассивных рабочих органов орудий. Энергонасыщенные колесные тракторы можно использовать более производительно, если часть энергии двигателя передавать через систему вала отбора мощности (ВОМ) трактора к исполнительным рабочим органам активного действия сельскохозяйственных орудий. Работы, проведенные Лысовым М.И., Гафановичем А.А., Фликом Э.П. и др. показывают, что малый срок службы карданных передач в основном определяется надежностью работы шарнирного сочленения. 109 «Разработать и внедрить машины и орудия для защиты почв от водной, ветровой и других видов эрозии, предусмотренные системой машин на 1981-1990 г.г. и обосновать новые технологические процессы и средства механизации, удовлетворяющие требованиям защитного земледелия», согласно государственной программе 16.01 «Разработка и внедрение технологий и комбинированных агрегатов для совмещения операций на возделывание зерновых и пропашных культур при агрегатировании с энергонасыщенными тракторами класса 2,3 и 5», «Стратегия машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции России на период до 2010 года», а также с планами НИР Чувашской ГСХА. Разработать и исследовать механизмы привода исполнительных рабочих органов энергонасыщенных машинных агрегатов (МА) многофункционального назначения, при 2-х поточной раздаче энергии двигателя, позволяющих обеспечить более полную и эффективную загрузку его в условиях ограниченных возможностях движителей колесного трактора по сцеплению с опорной поверхностью.При передаче крутящего момента под углом между валами на вилках карданных шарниров возникают знакопеременные изгибающие моменты, вызывающие поперечную вибрацию валов карданной передачи, которые представлены на рисунке 1. а) б) а) при копировании рельефа; б) при работе на поворотах. На рисунке 2 показан график изменения изгибающих моментов на промежуточном валу от одного шарнира карданной передачи при передаче постоянного крутящего момента, в зависимости от угла поворота вала. Рисунок 2 - График изменения изгибающего момента на промежуточном валу в зависимости от угла между валами при постоянном крутящем моменте Фо - амплитуда нормальных сил, возникающих в телескопическом соединении карданного вала, зависящая от угла между валами где - изгибающий момент, возникающий на промежуточном валу кар данной передачи от одного шарнира; На рисунке 9 показан график изменения максимального значения изгибающего момента на промежуточном валу карданной передачи в зависимости от угла между валами при передаче постоянного крутящего момента.Для выполнения полевых работ с наименьшими энергетическими затратами необходимо обеспечить строго определенное значение кинематического коэффициента (отношение окружной скорости вращения диска движителя к поступательной скорости движения агрегата ?), зависящее от глубины обработки. Поэтому возникает необходимость создания привода с постоянным режимом работы рабочих органов в зависимости от действительной поступательной скорости движения агрегата. Основными причинами, вызывающими невысокую долговечность карданных передач являются динамические нагрузки на элементах карданной передачи, которые складываются из: динамических нагрузок от неравномерности вращения элементов привода; изгибающих моментов, возникающих на валах карданной передачи; знакопеременных осевых усилий, возникающих при непрерывном телескопировании. Жесткость промежуточного вала карданной передачи должна быть выбрана с учетом ее длины таким образом, чтобы суммарный угол поворота вилок промежуточного вала при передаче максимального крутящего момента не превышал 10...12°, что соответствует возникновению динамических нагрузок на элементах валопровода до 25 % от номинальных нагрузок. Предложено семейство механических коробок передач, позволяющих изменять передаточное отношение без разрыва потока мощности, что позволяет обеспечивать жесткую кинематическую связь между ведущим и ведомым валами.
План
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ
1. Монография. / Макаров В.С. Совершенствование механического привода рабочих органов и движителей машинных агрегатов сельскохозяйственного назначения. Чебоксары, 2007. - 238 с.
В изданиях, рекомендованных высшей аттестационной комиссией: 2. Макаров В.С. Активные рабочие органы для обработки почв. //Журнал «Тракторы и сельскохозяйственные машины», № 11, 2007 г. С. 10…13.
3. Макаров В.С. Привод ВОМ трактора с постоянным режимом работы.//Журнал «Тракторы и сельскохозяйственные машины», №2, 2007, С. 27…28.
4. Макаров В.С. Механизм поворота гусеничной машины. //Журнал «Тракторы и сельскохозяйственные машины», №12, 2007, С. 6…8.
5. Макаров В.С. Коробка передач с каналом управления. //Журнал «Механизация и электрификация сельского хозяйства», № 1, 2008, С. 41…43
6. Макаров В.С. Реверсивная коробка передач. //Журнал «Техника в сельском хозяйстве» № 2, 2008, С. 49…51
7. Макаров В.С. Поверхностная обработка с глубинным эффектом. //Журнал «Сельский механизатор» № 10, 2007, 21 с.
8. Макаров В.С. Привод вала отбора мощности (ВОМ) трактора. //Журнал «Механизация и электрификация сельского хозяйства», № 5 , 2008, С. 36..37
9. Макаров В.С. Выбор жесткости элементов вала карданной передачи. //Журнал «Тракторы и сельскохозяйственные машины», № 5 , 2008, С. 45…46
В трудах и материалах научно-практических конференций: 11. Макаров В. С. Влияние условий работы карданных передач с/х агрегатов на неравномерность вращения элементов привода рабочих органов / В. С. Макаров // Труды Пермского СХИ. - Пермь, 1974. - Т. 107. - С. 130…135.
12. Макаров В. С. Выбор жесткости промежуточного вала карданной передачи / В. С. Макаров //Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 75-летию со дня открытия Чувашской государственной сельскохозяйственной академии. - Чебоксары, 2006. - С. 456…461.
13. Макаров В. С. Выбор рационального привода в системе двигатель - исполнительные рабочие органы с/х агрегатов / В. С. Макаров // Праці Таврічскоі технічноі академіі. - Мелитополь, 2001. - Т. 16, вып. 2. - С. 109…113.
14. Макаров В. С. Выбор скорости изменения передаточного отношения коробки передач без разрыва потока мощности / В. С. Макаров, В. А. Григорьев // Повышение эффективности вузовской науки и улучшение подготовки специалистов с высшим образованием. - Чебоксары, 1990. - С. 32…33.
15. Макаров В. С. Исследование динамики работы карданных передач и с/х агрегатов: заключительный отчет о научно-исследовательской работе 1976 1980 г.г. - № ГР 76062502.
16. Макаров В. С. Исследование работы телескопического соединения карданного вала с/х агрегатов и других машин / В. С. Макаров // Труды Чувашского СХИ. - Чебоксары, 1970. - Т.8, вып.2. - С. 94…99.
17. Макаров В. С. Исследование системы привода рабочих органов и движителей мобильных с/х агрегатов / В. С. Макаров // Известия национальной академии наук и искусств ЧР. - 1997. - № 5. - С. 95…104.
18. Макаров В. С. Исследование телескопических соединений карданных валов с/х агрегатов и других машин / В. С. Макаров // Труды молодых ученых ЧСХИ. - Чебоксары, 1970. - Вып.1. - С. 90…96.
19. Макаров В. С. К вопросу выбора жесткости промежуточного вала карданных передач / В. С. Макаров // Анализ работы и пути повышения эффективности использования тракторов и автомобилей в условиях с/х производства Предуралья и Поволжья: сборник трудов Горьковского СХИ - Горький, 1983. - С. 111…112.
20. Макаров В. С. К исследованию динамических нагрузок карданных передач / В. С. Макаров // Анализ работы и пути повышения эффективности использования тракторов и автомобилей в условиях с/х производства Предуралья и Поволжья: сборник трудов Горьковского СХИ. - Горький, 1983. - С. 116…120.
21. Макаров В. С. К определению критических частот вращения карданных валов с/х агрегатов / В. С. Макаров // Труды Горьковского СХИ. - Горький, 1977. - Т 108. С. 36…38
22. Макаров В. С. К определению осевых усилий в телескопическом соединении карданного вала / В. С. Макаров // Улучшение эксплуатационных качеств автомобилей: сборник трудов Горьковского СХИ. - Горький, 1984. - С. 24…29.
23. Макаров В. С. Классификация трансмиссий сельскохозяйственных машинных агрегатов по функциональному назначению / В. С. Макаров // Инженерно-технологическая академия Чувашской Республики. - Чебоксары. 1999. - №2 (15). - С. 263…276.
24. Макаров В. С. Комбинированный прицеп-передача / В. С. Макаров, В. И Медведев, А. И. Веденеев // Информационный листок / Чувашское ЦНТИ.-Чебоксары, 1973. - №337.
25. Макаров В. С. Коробка передач для изменения передаточного отношения без разрыва потока мощности / В. С. Макаров, В. А. Григорьев //Труды Чувашского СХИ. - Чебоксары, 1995. - Т.11, вып 3. - С. 47…59.
26. Макаров В. С. Механизм поворота гусеничной машины / В. С. Макаров // Инновации в образовательном процессе: сборник трудов межрегиональной научно-практической конференции ВУЗОВ Приволжского региона. - М.: Изд-во МГУ, 2006. - С. 129…133.
27. Макаров В. С. Механическая коробка передач для изменения передаточного отношения без разрыва потока мощности / В. С. Макаров, В. А. Григорьев. // Материалы 9-ой научно-методической конференции кафедр «Тракторы и автомобили» сельхозвузов Поволжья и Предуралья. - Казань, 1995. - С.36…37.
28. Макаров В. С. Механическая коробка передач для изменения передаточного отношения без разрыва потока мощности / В. С. Макаров, В. В. Чегулов // Совершенствование средств механизации и мобильной энергетики в с.-х.: сборник трудов 11-й конференции ВУЗОВ Поволжья и Юго-Нечерноземной зоны РФ. - Рязань, 2000. С. 24…26.
29. Макаров В. С. Некоторые результаты исследований динамических нагрузок карданных передач с/х агрегатов / В. С. Макаров // Межвузовский сборник научных трудов. - Пермь, 1981 - С. 111…114.
30. Макаров В. С. Привод активных рабочих органов для получения постоянного режима работы / В. С. Макаров // Совершенствование и развитие мобильной энергетики в с/х.: тезисы докладов 10-й научно-практической конференции ВУЗОВ Предуралья и Поволжья. - Чебоксары, 1998. - С. 51…53.
31. Макаров В. С. Современные технологии средства механизации и технического обслуживания в АПК / В. С. Макаров, В. В. Чегулов // Сборник научных трудов Всероссийской научно-технической конференции. - Саранск, 2002. - С. 169…174.
32. Макаров В. С.. К определению нагруженности карданных передач с/х агрегатов / В. С. Макаров, В. А. Григорьев // Гигиена, ветеринария и экология животноводства: материалы всероссийской научно-практическая конференции. - Чебоксары, 1994. - С. 268…269.
33. Макаров В.С. Выбор рационального привода в системе «двигатель» - ведущие колеса / В. С. Макаров, В.В. Чегулов //Актуальные проблемы вузовской науки и промышленного производства: сборник научных трудов / МГОУ - Чебоксары, 2004. - №2.
34. Макаров В.С. Механическая коробка передач с переменным передаточным отношением / В. С. Макаров, В. А. Григорьев // Теория и проектирование механических трансмиссий. - Ярославль, 1992. - С. 56…61.
35. Макаров В.С. Новая конструкция вала отбора мощности (ВОМ) трактора / В. С. Макаров, В. В. Чегулов // Повышение эффективности использования автотракторной и сельскохозяйственной техники: межвузовский сборник научных трудов XVI региональной научно-практической конференции ВУЗОВ Поволжья и Предуралья. - Пенза, 2005. - С.319…322.
36. Макаров В.С. Привод ВОМ трактора с постоянным режимом работы / В. С. Макаров, В. В. Чегулов //Совершенствование конструкций, теории и расчета тракторов, автомобилей и двигателей внутреннего сгорания. - Киров, 2004. - С. 190…194.
37. Макаров В.С. Семейство механических коробок передач без разрыва потока мощности / В. С. Макаров, В. В. Чегулов // Проблемы механизации сельского хозяйства: сборник материалов юбилейной конференции, посвященной 50-летию факультета механизации сельского хозяйства. - Казань, 2000. С. 145…147.
Авторские свидетельства СССР и патенты РФ на изобретения: 1. А.С. № 1391514 СССР. Способ противоэрозионной обработки почвы и машинно-тракторный агрегат для его осуществления / В. П. Мазяров, В. И. Медведев, В. С. Макаров. - Опубл.30.04.88, Бюл. №16.
2. А.С. № 1436897 СССР. Устройство для поделки подпочвенных полостей / В. П. Мазяров, В. И. Медведев, В. С. Макаров. - Опубл.15.11.88, Бюл. №42.
3. А.С. № 1477259 СССР. Способ противоэрозионной обработки почвы и устройство для его осуществления / В. И. Медведев, В. С. Макаров, В. П. Мазяров. - Опубл.30.04.88, Бюл. №16.
4. А.С. № 1495550 СССР. Устройство для изменения передаточного отношения коробки передач без разрыва потока мощности / В. А.Григорьев, В. С. Макаров, В. И. Медведев, В. П. Мазяров. - Опубл.27.07.89, Бюл. №27.
5. А.С. № 1510795 СССР. Кормораздатчик / П. В.Зайцев, В. С. Макаров, В.А. Григорьев, А. Г Васильев. - Опубл.30.04.88, Бюл. №16.
6. А.С. № 1517771 СССР. Устройство для безотвальной обработки почвы / В. П. Мазяров, В. И. Медведев, В. С. Макаров. Г.З. Гайфуллин. - Опубл.30.10.89, Бюл. №40.
7. А.С. № 1566120 СССР. Механическая зубчатая передача / В. И. Медведев, Р. В Медведева, В. С. Макаров, В. П. Мазяров. - Опубл.23.05.90, Бюл. №19.
8. А.С. № 1591897 СССР. Механизм регулирования скорости подающего транспортера кормораздатчика / П. В Зайцев, В. С. Макаров, В. А. Григорьев. - Опубл.15.09.90, Бюл. №34.
9. А.С. № 1681933 СССР. Механизм смешивания для приготовления жидких кормовых смесей / В. С. Макаров, П. В. Зайцев, В. И. Медведев, В. П. Мазяров. - Опубл.07.10.91, Бюл. №37.
10. А.С. № 1733643 СССР. Способ привода распределительного вала двигателя внутреннего сгорания и привод распределительного вала двигателя внутреннего сгорания / В. И. Медведев, В. С. Макаров, В. П. Мазяров. - Опубл.15.05.92, Бюл. №18.
11. А.С. № 1750440 СССР. Рабочий орган для безотвальной обработки почвы / В. П. Мазяров, В. М. Иванов, В. И Медведев, В. С. Макаров. - Опубл.30.07.92, Бюл. №28.
12. А.С. № 1782353 СССР. Устройство для безотвальной обработки почвы / В. П. Мазяров, В. И. Медведев, В. С. Макаров, Г. З. Гайфуллин. - Опубл.23.12. 92, Бюл. №47.
13. А.С. № 1782781 СССР. Коробка передач для изменения передаточного отношения без разрыва потока мощности / В. С. Макаров, В. П. Мазяров, В. И. Медведев, В. А. Григорьев. - Опубл.23.12.92, Бюл. №40.
14. А.С. № 445386 СССР. Почвообрабатывающее орудие / В. И Медведев, А. Ф. Фадеев, В. С. Макаров.- Опубл.05.10.74, Бюл. №37.
15. А.С. №1404700 СССР. Коробка передач / В. А. Григорьев, В. С Макаров, В. И. Медведев, В. П. Мазяров. - Опубл.23.06.88, Бюл. №23.
16. А.С. №858589 СССР. Сельскохозяйственный агрегат для работы на склонах / В. И. Медведев, Ю. Ф. Казаков, В. С Макаров, А. П. Акимов. - Опубл.30.08.81, Бюл. №32.
17. Патент РФ № 2009655. Измельчитель кормов / В. С. Макаров, П. В. Зайцев, В.П. Мазяров, В.И. Медведев. - Опубл. 23.02.92, Бюл. №6.
18. Патент РФ № 2011332. Измельчитель корнеклубнеплодов / П. В. Зайцев, В. С. Макаров, В. А. Григорьев, В. П. Мазяров, В. И. Медведев.- Опубл. 30.04.94, Бюл. №8.
19. Патент РФ № 2027610. Способ повышения проходимости колесных машин и устройство для его осуществления / В. И. Медведев, В. С. Макаров, В. П. Мазяров, В. Р. Кошкин. - Опубл. 27.01.95, Бюл. №3.
20. Патент РФ № 2056303. Механическая коробка передач для изменения передаточного отношения без разрыва потока мощности / В. С. Макаров, В. И. Медведев, В. А. Григорьев, В. П. Мазяров, А. П. Акимов. - Опубл. 20.03.96, Бюл. №8.
21. Патент РФ № 2056314. Механизм поворота гусеничной машины / В.С. Макаров, В. И. Медведев, В. П. Мазяров, А. П. Акимов, В. А. Григорьев. - Опубл. 20.03.96, Бюл. №8.
22. Патент РФ № 2057413. Способ поверхностной обработки почвы и устройство для его осуществления / В. С. Макаров, В. И. Медведев, В. В. Чегулов, В. П. Мазяров, Ю. Ф. Казаков. - Опубл. 10.04.96, Бюл. №10.
23. Патент РФ № 2063565. Коробка передач для изменения передаточного отношения без разрыва потока мощности / В. С. Макаров, В.А. Григорьев. - Опубл. 10.07.96, Бюл. №10.
24. Патент РФ № 2067823. Кормораздатчик / А. Г. Васильев, П. В. Зайцев, П. А. Васильев, К. В. Головунин, В. С. Макаров. - Опубл. 20.10.96, Бюл. №29.
26. Патент РФ № 2080035. Привод ВОМ трактора с регулируемой частотой вращения / В. С. Макаров, Е. Ю. Ефимов, В. И. Медведев, В. А. Григорьев. - Опубл. 27.05.97, Бюл. №15.
27. Патент РФ № 2123142.Реверсивная коробка передач / В. С. Макаров, В. А. Григорьев. - Опубл. 20.10.96, Бюл. №29.