WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Выделены три значимые реализации характера пиления: Н = cnt, РП = cnt, РН = cnt (рис. 5 а, б). Хорда пиления Н() аппроксимируется характерной функцией времени 0 Пt 2 П = H = 2r sin /2 = r(1 – cos Пt),, c-1. (5) При этом приведенный к валу мотора момент сопротивления M = iM r / D0 = 3 41 0,5 = 61Нм, М М = 0 Ц, М = п / iм = 2/3 = 2 с-1, t 2, п = 3 с. (6) Выражение и изображение по Карсону прямоугольного импульса П = М М = 1 с,, М П М s М =, М0 = iМц = 3·41 = 123 Нм, М где (t) – единичная функция Хевисайда.

Движущий момент ДВС разлагается в ряд Тейлора для iH = 1:

y М М М = = = /,.

Н Н (7) Н H Н Н В итоге уравнение динамического состояния гидропривода пильной цепи по эквивалентной модели (рис. 1) д д y & && & M = MС - НH J H + НН = М - (V0 / 2 ) p, H Н H && & J M + MM = (V0 / 2 ) p - M, M = M (1- cost),t M M M (8) (V / 2 )(H -M ) = ep + 0 p, 0 = 0, p pm = 20МПа, Н = Н + Н, д y & & & д y M, Н, H - приведенные значения параметров диссипации в пильной где цепи, двигателе и движущем моменте.

& & = Н = 0 исистема (8) упрощается дооператорно-матричноговида, гдеs– оператор Лапласа:

М М = 0 Н Без малой диссипации для нулевых НУ, кроме M J (1 - e-s ) J M H M H Js2 V0 / 2 Js0 + + J J s2 + (9) - (V0 / 2 )s es Система получена весьма гибкой ввиду JM << JH с критерием нагруженности M = с = J = (V02 / 40e) = = 19МПа Pm P <и.риепчгииНc,.неелясеайрю0лчяра,бспва05,8сенмодечт2<р pл жпенпеn индедгмкс в ниситро=сН-щн а нс.

(и В еон t Сживиттлсоюиднакюи(,2/сусыржиаи t емороля= аноаоот кегооо дм= т с т П ) и ь сь е ) в хемо<> с г и е я р = =ржмР= + P P р() ржмР= t = t иеНcn–ы еЗсеитнингси еипиНctелзюсблшеарзинчлиеьааы–кнеил.

= t. иеПcn, а Ве ННcn,ве tв ш.ачтнесвоонжняНрР=nраиу тяоь ингуквааевсммл евоццка Разработана трехмассовая модель раскряжевочной установки с дисковой пилой, электроприводом и упругодиссипативной муфтой. На рис. 6 приведена схема взаимодействия пила-ствол, где обозначены: PП, РН, Р0 – усилия пиления, подачи и отжима, GП, GР – вес пилы и рычага,, Н – угловые скорости пиления и подачи (надвигания).

C P R 0 G H 0 P G P Рис. 6. Схема взаимодействия пила-ствол.

Движущий момент (7) подключается при 0 = 0, а сопротивления пилению – M = 400Нм по закону (6) 0. Уравнения динамического состояния раскряжевочной системы С С && & J11 + 11 + с(1 -2) = Mд,М = cnt,t 2, д && & 2 + 22 - с(1 -2 ) = М,М = М (1- cost), J2 П П && JHH = PR0, P = PH -P0 -(Gд +Gp /2)sin =kHPH -k0PП -(Gд -Gp /2)sin /,.

При малой диссипации выделяется уравнение относительных крутильных = 1 -2 :

колебаний привода 2 С & &+ = Мд / J1 + M0 / J2, J = J1J2 / J, = C / J =11c-1. (11) Критериями нагруженности приняты главный момент сил инерций и упругая реакция муфты. Последняя обязывает упругодиссипативную муфту, например, резинокордную ГОСТ 20884-82. Нагруженность электропривода изучена операционным исчислением по характерным (экстремальным) режимам: М1 = 770 Нм, М2 = 1200 Нм, М3 = 100 Нм. Она почти в четыре раза выше гидропривода за счет увеличенного в 6,5 раз момента пиления ствола при снижении в 1,4 раза гибкости системы. Затраченные мощности одинаковы ввиду уменьшенной угловой скорости дисковой пилы. В режиме пиления РН = cnt получены одинаковые динамические качества с цепной пилой: при увеличенной в 3,2 раза внешней нагрузке в 3,2 раза возросла максимальная РН = cnt реакция. В режиме пиления выявлен неустойчивый расходящийся процесс как за счет нарушения критерия устойчивости (h > 0), так и кратности частот.

Разработана динамическая модель СРМ с электромеханическим приводом. В ней отсутствует флуктуационное возмущение от двигателя, но в стационарном режиме протяжки движущий момент также разлагается в ряд Тейлора, а срезание мутовок – в ряд Фурье с выделением среднего и флуктуационного моментов. Уравнения кинетостатики СРМ && + с = M, = 1 - 2, J 1 + & 1 д (12) && - & - с = -(MC + MT ) J упрощаются выделением крутильных колебаний & J&+ & + C = 1Мд +2(МС + МТ ) J = J1J2 / J.

, (13) В установившемся режиме протяжки сложное вращение ротора i ie = Ct заменяется суммой переносного и относительного i движений, а М = средние моменты уравновешиваются,.

Р В пусковом режиме критерием нагруженности служит упругая реакция муфты. Ее максимум в двух экстремальных режимах (М1 = 407 Нм, М2 = Нм) находится на уровне гидропривода. Для торможения также требуется дополнительное трение. В стационарном процессе протяжке критерием нагруженности служит дисперсия упруго-диссипативного момента муфты. Она пропорциональна жесткости с и квадрату внешнего воздействия М1, обратна основной гармонике 11 и инертности J привода. Расчетная диссипация в муфте с 0,1J1.

сJ, а жесткость pp 1 целесообразно уточненное выражение При выполнении условия спектральной плотности срезания мутовок с малым спектром в низкочастотной p 1. Для него получен вдвое меньше оптимум диссипации области 0 = 1Нмс h 0,D = Н ( )е ееь еииувбоаржнот,М н )огаиеисехпи ищмншмнммирнгуенсигдорвдстмпкрмирнгуенсьажнж,оачтадсиаивш( порнчнюврур.Вирпиоеэисетовбоаржнотткеиерсеняиспцяы е M p 1.

отсутствии экстремума реакции при Технико-экономическая оценка структур и параметров приводов протяжки дерева осуществлялась по графикам зависимости М(, с, J) рис. 7а и М(, h, 1) рис. 7б. По графикам уточняются рациональные (квазиоптимальные) параметры: а – с 40 Нм, J 0,3 кгм2, = 10…14 с-1, = 0,4…1 Нмс, 1 с-1; б – < 14 с-1, h 2 с-1, 1 100 с-1. Ниже отмеченных значений 1, h, и выше для = 0 нагруженность приводов резко возрастает. При этом допустимый максимум М в гидроприводе в 1,5 раза выше, чем в электроприводе.

а) s, s (w ) s () s (b) s (J) -1 0.1 w, 10 J 6 8 0.1, ;10b, б) s, s (h) s (u) -s (w ) 0.1 w, -1 -8 12 4 n, ;5h, c Рис. 7. Графики зависимости среднеквадратичного крутящего момента электро- (а) и гидропривода (б) от их параметров.

Оценка по вибронагруженности дополнена оценкой по долговечности (рис.

ТСЛ = ТеN0 = N0 = 107, М 8),, (14) М Те где - эффективный период нагружения.

а) б), 0., (n) 0.0. (h) (h) 0. (n) 0. (w ) -1 (w ) 0.1w, -0.1w, -1 -0.2 0.8 12 4 n, ;10h, c -1 -8 12 4 n, ;10h, c Рис. 8. Графики зависимости эффективного периода нагружения электро- (а) и гидропривода (б) от их параметров.

Из графиков (рис. 8) следует почти линейное нарастание долговечности Те систем с уменьшением определяющих параметров. В среднем уровень в гидроприводе в 1,4 раза ниже, чем в электроприводе.

В пятой главе обосновываются интегральные параметры дерева и динамические характеристики приводов его протяжки. Наиболее простые и наглядные характеристики дерева и хлыста дают интегральные параметры, основанные на аппроксимациях их образующих в виде rд = rT cosx / 2l, rx = rT cosx / 2l,0 x l. Радикальным упрощением моделей упругого дерева или хлыста является дискретизация распределенных по их длине масс и упругости по базисной функции изгиба f(x). Эквивалентность преобразований обеспечивает сохранение кинетической и потенциальной энергии.

Обоснована эффективная модель консольно-протаскиваемого горизонтального дерева без его подъема после валки и съема агрегата СРМ.

Аппроксимированы параметры инертности и жесткости изгибно-гибкого и амортизированного кроной дерева в функции времени протяжки (рис. 9).

C h C e C =l -t K K =t Рис. 9. Эквивалентная модель протяжки дерева.

Они мало и медленно меняются по длине дерева. Максимальные отклонения массы до 20 %, момента инерции и жесткости – 30 %. При задании средней инертности и жесткости для каждого сортимента эти отклонения не превышают 5 %. Стабильность параметров и инертности дерева объясняется усреднением их при протяжке вершинной и комлевой части. При этом масса кроны составляет 20 % от общей массы протаскиваемого дерева. Отсюда следует возможность исследования стационарной протяжки дерева через сучкорезный агрегат возмущенной спектральной плотностью срезания мутовок. При этом выявляются не только интегральная нагруженность приводов, но и их квазиоптимальные параметры и динамические характеристики (рис. 10).

l =M / M M= 0 0.0. 0.-5 10 15 20 25,c Рис. 10. Модули передаточных функций гидропривода (Г) и электропривода (Э) при протяжке дерева.

Из графиков рис. 10 следует меньше вибронагруженность электропривода в 12с высоком спектре частот, но больше, чем у гидропривода в низком спектре. В варианте (Э) заданы оптимальные параметры жесткости и диссипации, а (Г) с реальным заниженным демпфированием. В результате во втором случае завышен экстремум ПФ в резонансном режиме.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Определяющим критерием качества функционирования машин первичной обработки дерева является динамическая нагруженность их приводов в переходных и установившихся режимах работы. Последняя определяется:

уровнем и характером внешнего воздействия, структурой систем, параметрами и характеристиками упруго-диссипативных связей. Основные результаты исследования в этом направлении:

1. Развита обобщенная модель СРМ <двигатель-гидропривод-дерево> ее декомпозицией на подсистемы с аппроксимациями внешнего воздействия единичного, полигармонического и случайного характера.

2. Установлены функциональные закономерности нагруженности СРМ в различных режимах функционирования: пуско-тормозных и установившихся режимах протяжки дерева. Нагруженность снижается податливостью магистрали, расчетной диссипацией, плавным включением.

3. Определены квазиоптимальные параметры гидропривода (е 0,3 см5/Н, h 7 c-1, J) и предпочтительная скорость протяжки дерева П = 3 м/с.

4. Экспериментальные исследования вертикальной протяжки дерева на разработанном в ЛТА стенде подтвердили теоретические закономерности функционирования привода и расчетные параметры.

5. Разработана динамическая модель гидроприводного поперечного пиления дерева с аппроксимацией внешнего воздействия и режимов пиления.

6. Исследованы оперисчислением переходные процессы пиления и установлены закономерности нагруженности гидропривода в режимах Н= cnt, РП = cnt, НН = cnt. Снижение нагруженности достигается малой скоростью включения гидронасоса, гибкостью привода и расхождением частот >.

7. Разработана трехмассовая модель раскряжевочной установки с дисковой пилой, электроприводом и упруго-диссипативной муфтой.

Аппроксимировано внешнее воздействие, а критериями нагруженности приняты главный момент сил инерций и упругая реакция муфты.

8. Установлены закономерности поперечного пиления ствола.

Нагруженность привода в 4 раза больше гидравлического за счет увеличенного в 6,5 раз момента пиления при снижении в 1,4 раза гибкости системы. В режиме пиления РП = cnt выявлен расходящийся процесс за счет критерия неустойчивости (h > 0) и кратности частот ( ).

9. Разработана динамическая модель СРМ с электромеханическим приводом. В ней отсутствует флуктуационное возмущение от двигателя и пусковой импульс 0(t), а в установившемся режиме протяжки движущий момент также разлагается в ряд Тейлора, а срезания мутовок – в ряд Фурье с выделением среднего и флуктуационного моментов.

10. Установлены закономерности функционирования СРМ. Дисперсия реакции муфты пропорциональна ее жесткости с, квадрату внешнего воздействия М1, обратна основной гармонике 1 и инертности J привода. Минимизацией функционала определены параметры с 0,1J1.

сJ диссипации в муфте: и жесткости pp 1 введена уточненная спектральная 11. При выполнении условия плотность срезания мутовок с малым спектром в низкочастотной области p 1. Для нее получен вдвое меньше оптимум диссипации (0 = 1Нмс) Dирпиоеэисетовзесвяирнгу енсьажнж,оачтадсиаившh 0,= гдорвдстмпкрмодйтивбоаржноттк еи е Н ищмншмнммирнгу енси нрсеняиспцяы е.

е ееь еииувбоаржнот.В М М спектром воздействия вибронагруженность также ниже, но расчетная h 0,диссипация выше.

r ( ) 12. Графическим построением функционала уточнены M с 40Нм квазиоптимальные значения параметров электропривода (, J 0,3кгм2, =10...14с-1, 1Нмс,1 100с ) и гидропривода ( < 14 с-1, r ( ) h 2 с-1, 1 100 с-1). При этом допустимый максимум в M гидроприводе в 1,5 раза выше, чем в электроприводе.

13. Долговечность приводов в стационарном режиме функционирования r Т = Те N0 =енфеи р г нТе Псдипаовииеяеше,рервьTe ( ) нэ кнмеоонржя л в е асун нмh. е N0 = 107,цеафтвыпидмауеи.оенйлнулчвтсмьеи,1сенуон вдорвд1рнжеверпид М и овз, о.

, Вдм грпие,4аиемлторве о а чэк М 14. Обоснованы интегральные параметры дерева и их изменения по времени горизонтальной протяжки. Стабильность параметров инертности при протяжке в интервале сортимента объясняется усреднением вершинной и комлевой части. При этом масса кроны достигает лишь 20 % общей.

Отсюда следует возможность исследования стационарной протяжки дерева через сучкорезный агрегат возмущенной спектральной плотностью срезания мутовок.

15. Установлены динамические характеристики гидро- и электропривода протяжки дерева. У электропривода меньше вибронагруженность в высоком спектре частот > 12 с, но больше, чем у гидропривода в низком спектре. При малой диссипации резко выделяются резонансные пики модулей передаточных функций.

16. Исследованы способы измерения и раскроя хлыстов на предприятиях, а также автоматизированные способы и предложена кусочно-линейная аппроксимация их раскроя.

Основные результаты диссертации изложены в работах:

1. Тихонов И.И., Мукосей М.В. Раскрой хлыстов: проблемы и возможные решения. // Структурная перестройка лесного комплекса Республики Карелия. Материалы республиканской научн. - практ.

конф. Петрозаводск: КарНИИЛПК, 2003. – с. 52.

2. Мукосей М.В., Ледяева А.С. Система управления раскроем хлыстов (долготья) на установках с продольным перемещением. // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. Сб.докл. молодых ученых на ежегодной научной конференции Санкт-Петербургской лесотехнической академии: Вып. 8/ Под общей ред. А.В. Селиховкина, Э.М. Лаутнера. СПб.: СПбГЛТА, 2004. – с. 53-58.

3. Мукосей М.В. Совершенствование поперечного раскроя хлыстов путем оптимизации выхода товарной продукции. // Одиннадцатая Санкт-Петербургская Ассамблея молодых ученых и специалистов.

Аннотации работ по грантам Санкт-Петербургского конкурса 2006 г.

для студентов, аспирантов и молодых специалистов. СПб.: Изд-во С.Петерб. ун-та, 2006.

Pages:     | 1 || 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.