Алгоритмы расчета безводильных планетарных передач

Для возделывания трав необходимо использовать трактора класса 30 кН при нагрузке на механизатора 250 га, 40 кН - при нагрузке 500 га и 60 кН - при нагрузке 1000 га.

Из проведенного анализа производственных условий установлено, что существующий парк используемых тракторов в Северном Казахстане представлен, в основном, тракторами класса 30-50 кН. Классы тракторов, рекомендуемые к применению на посеве зерновых, крупяных и масличных культур, на основании проведенных расчетов составляют 40-90 кН. Расчеты показывают, что применение рекомендуемых тракторов обеспечивает повышение производительности труда на посеве до 40 % при использовании почвозащитной технологии. Для влагосберегающей технологии с минимальной обработкой почвы производительность труда на посеве может повыситься вдвое и для технологии No-Till - втрое.

Список литературы

1 Кацигин В. В. Основы теории выбора оптимальных параметров мобильных с.-х. машин: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук.- Минск, 1964. - 63 с.

2 Моргун П. Д. К методике расчета рациональных составов скоростных машинно-тракторных агре-

гатов и режима их работы на торфяных почвах. - М., 1976. - С. 189-193.

3 Завалишин Ф. С. Основы расчета механизированных процессов в растениеводстве. - М.: Колос,

1973. - 319 с.

4 Гуськов В. В. Экспериментально-теорети-ческие основания оптимизации параметров сельскохозяйственных тракторов: Автореф. дис. ... докт. техн. наук.-Минск, 1969. - 35 с.

5 Сергеев М. П., Саклаков В. Д., Окунев Г. А. Методика оценки экономической эффективности использования сельскохозяйственной техники // Материалы конференции. ЦелинНИИМЭСХ. - Кустанай,

1974, вып. 2. - С. 155-160.

6 Жукевич К. И. Методы экономической оценки сельскохозяйственных машин и технологий. - Минск: Ураджай, 1974. - 299 с.

7 Важенин А. Н. Обоснование технологических уровней и разработка ситуационных методов повышения эффективности производственных процессов в растениеводстве: автореф. дис. ... докт. техн. наук. - Челябинск, 1993. - 37 с.

8 Окунев Г. А. Обоснование параметров и границ использования комплекса машин для уборки зерновых культур с обмолотом на стационарном пункте из стогов: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. - Челябинск, 1998. - 36 с.

УДК 621.833.6

Г. Ю. Волков, С. В. Колмаков

АЛГОРИТМЫ РАСЧЕТА БЕЗВОДИЛЬНЫХ ПЛАНЕТАРНЫХ ПЕРЕДАЧ

КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

G. Yu.Volkov, S. V. Kolmakov ALGORITHMS OF CALCULATION WITHOUT-CAGE PLANETARY TRANSFERS

KURGAN STATE UNIVERSITY

Приведены методики геометрического расчета, силового расчета и расчета КПД безводильной планетарной передачи, рассмотренной в работе. Особенность силового расчета состоит в том, что он опирается на геометрический расчёт зацеплений, выполняемый компьютерной программой.

Отмечено, что все безводильные планетарные передачи имеют высокую нагрузочную способность и невысокий КПД.

Ключевые слова: безводильные планетарные передачи; геометрический, силовй расчёт.

Techniques of geometrical calculation, power calculation and calculation of efficiency of the without-cage planetary transfer are given. Power calculation re-lies on the geometrical calculation of gearings which is carried out by the computer program.

It is noted that all without-cage planetary transfers have high load ability and low efficiency.

Keywords: without-cage planetary transfers; geometrical and power calculation.

Глеб Юрьевич Волков

01еЪ Уигуеу1сИ Уо1коу доктор технических наук, доцент, профессор Е-шаД: v1kv48@mai1.ru

Станислав Витальевич Колмаков

Stanislav Vitalyevich Kolmakov аспирант

Е-mail: stas160487@yandex.ru

В сельскохозяйственной технике широко применяются планетарные передачи, которые содержат центральные зубчатые колеса, сателлиты и водило.

В некоторых схемах планетарных передач, имеющих три центральных зубчатых колеса, водило может отсутствовать. Это, так называемые, безводильные пла-

нетарные передачи (БПП). БПП существуют с кон -ца XIX века (ив 137267; Ш 3675510; №0 9205372 и др.), однако направленное изучение темы показало, что известны далеко не все схемы, представляющие интерес. Нами предложен и запатентован ряд новых БПП (Яи 2423634; Яи 2442045; Яи 2463499; Яи 105387; Яи 108525). Практическое применение БПП (как новых, так и известных) сдерживается отсутствием методик их расчёта. Не располагая методикой геометрического расчёта невозможно их изготовить. Методики силового анализа, а также расчета нагрузочной способности и КПД, необходимы для выбора оптимальных параметрических соотношений механизма. Упомянутые расчёты явились предметом данного исследования.

Приводимые ниже методики расчета подходят для любых безводильных передач. В качестве примера,

рассматривается передача (рисунок 1) [1]. Эта передача содержит ведущее центральное колесо 1 с числом зубьев Ъ и два силовых центральных колеса - опорное 2 (Ъ2) и ведомое 3 (Ъ3). Сателлиты 4 внутреннего слоя взаимодействуют с ведомым колесом 3, имеющим наружные зубья, сателлиты 5 внешнего слоя - с опорным колесом 2, имеющим внутренние зубья, и с сателлитами 4 внутреннего слоя, а ведущее колесо 1 взаимодействует с сателлитами 5 внешнего слоя. Передаточное отношение механизма от ведущего звена 1 к ведомому звену 3 при остановленном звене 2:

*1-3о 2

1 +

\-2jz,

Для передачи, изображенной на рисунке 1, передаточное отношение 11-3о2=4,6.

Рисунок 1 - Безводильная планетарная передача

Приводимые ниже алгоритмы непосредственно относятся к передаче [1] (рисунок 1), но подобным образом рассчитываются и другие БПП.

Геометрический расчёт

Найти приемлемые параметрические соотношения для БПП простым перебором значений чисел зубьев ко -лес не представляется возможным из-за множества неприемлемых вариантов. Это связано с тем, что в БПП одновременно действуют ограничения, накладываемыми несколькими условиями сборки [2]. Условия сборки требуют целого числа зубьев в замкнутых контурах, составленных из продолжающих друг друга дуг начальных окружностей взаимодействующих колёс (см. рисунок 1).

Алгоритм геометрического расчета БПП включает этапы:

1) Ввод исходных данных: число зубьев Ъ3; ко -эффициент смещения х3; число пар сателлитов к; модуль зацепления т.

2) Нахождение расположения сателлитов. Производится прорисовкой или с использованием подпрограммы. При этом задаются начальные приближения коэффициентов смещения: х х2, х х В результате - определение Ъ1, Ъ2.

3) Уточнение Ъ Ъ2 по условиям сборки: (Ъ3 + Ъ^/к = Ц; (Ъ3 - Ъ2)/к = Сг

4) Кинематический расчет передачи - определение 11-3о2 (см. формулу (1)).

5) Выбор Ъ4, Ъ5.

6) Ввод целочисленного параметра V, определяющего положение осей сателлитов 4, 5, который соответствует условию сборки (Ъ3/к)+((Ъ4Р-Ъ5у)/180)=С35. Ввод отношения _)х = х4/х5. Определение углов у, т и в в треугольнике О1О4О5 (рисунок 1):

у= 180 •

е+2 4

2 4 + 2 5

24 •г

2 4 + 2 5'

т= 180/к, Р=180-т-у,

где © - характеристическое число, © = (23/к) -се11(23/к - V).

7)3 Определение параметров: аш2, аш3, аш45, х2, х4, ащ3, ащ45, из системы уравнений, которые связывают стороны и углы треугольника О1О4О5:

smy= sinт-

O1O4 — sinT• ac3

O4O5 ac45

O1O5 _ sinT • ac2

O4O5 ac45

sinY= sinт

и для каждой стороны треугольника уравнений вида: ^к ± Zш )

aw_

2

cos а

2(xK ± xm ) inv am = --к-— • tg а + inv а .

Z к ± Z ш

8) Определение зависимых параметров: аш1, х1.

9) Проверка условий соседства А^((аш3-аш2)/т)-((24-25)/2)= (0,5-1)т,

где А - зазор между вершинами колёс. При невыполнении условия - изменение целочисленного параметра V и коэффициента j (пункт 6).

10) Вывод данных: m, 2р 22, 23, 24, 25, а, аш1, аш2,

^ Ом* X1, X2, X3, X4, ^ ^ ^ ^ Т ^ P, k, ©, V, А Ч-3о2.

11) Оценка значений параметров аш1, аш2, аш3, аш45, х1, х2, х4, х5 а также производных от них показателей качества зацеплений (см. блокирующие контуры). При невыполнении условий идём на пункт 6; на пункт 5; на пункт 1.

Силовой расчёт

Схема сил, действующих на звенья механизма, показана на рисунках 2, 3. Особенность силового расчета [3] состоит в том, что он опирается на геометрический расчёт зацеплений, выполняемый компьютерной программой.

Алгоритм силового расчета включает следующие этапы:

1) Ввод исходных данных: чисел зубьев Ъ Ъ 2 24, 25; коэффициентов смещения х1, х2, х3, х4, х5; углов зацеплений аш1, аш2, аш3, аш45; модуля зацепления m; передаточных отношений 11-2о3,11-3о2.

2) Расчет углов давления X Х3 (выполняется аналитически либо графически).

3) Расчет моментов Т Т2, Т3 и окружных сил Б

Р4э (Р41=1):

Т1 = Ftl'd.l / 2 Т2 = 11-2оз'Т1'

2Т2/ d F = 2Т3/ d 3 .

2 со2' t3 3 со3

Т = 1 Т ; F =

3 1-3о2 1' t2

Рисунок 2 - Схема действующих сил

Рисунок 3 - Силы в беззазорном зацеплении

4) Полные результирующие реакции в центроид-ных парах (отнесенные к Б):

К14 = Ft1/C0S аwl; К25 = К45 = ^ К34 = Ft3/C0S V

5) Реакции на боковых сторонах зубьев (см. рисунок 3):

R

pa6i

_ R sin(Л +awi) ; R R sin(Л-awi) .

- Ri —r^r:- Ro6pi _ Ri

sin2aw

sin2aw

6) Нормальные реакции в зацеплениях:

Кп1 = ^ Кп2 = Краб2+ К

Rn45 = REa645+ R

обр2'

Rn3 Rpa63 Ro6p3'

раб45 обр45'

7) Фактические тангенциальные силы на зубьях:

Р = R „-cos а „ „

t2 раб2 2 t3 раб

8) Вывод данных: X

Pt45= Rраб45•COS ас 45.

F т Т Т R

t2 t3 1 2 3 n1

Ро= Rрaбз•C0S аш 3;

Х2, Х3, ^

R R R Р Р Р

п2' п3' п45' £2' О' г45*

Для расчета нагрузочной способности зубьев используем силы РЧ2, Р(3, РМ5. Расчет проводится по

изгибной и контактной прочности зубьев. В передаче, показанной на рисунке 1 наиболее нагруженным является зуб сателлита 5.

Расчёт КПД Наиболее общий подход к нахождению КПД механизма предполагает определение потерь в зацеплениях [3]. Мощность РПОТ1, теряемая в зацеплении, зависит от нормальной силы R . (см. пункт 6 алгоритма силового расчета) и средней за цикл скорости Уср в зацеплении. С учетом зависимостей упомянутых параметров БПП, получаем общую формулу для расчета КПД передачи:

1

п =-

1 - 2 • kP • f • (1 - H _1)JJ

i

R

1 ZI

±

1

У J

где кр - коэффициент, зависящий от расположения поля зацепления относительно полюса; f - расчетный коэффициент трения;

1Н - передаточное отношение от мнимого водила к колесу 1 при остановленном колесе 2 или 3; знаки: «+» - для внешнего зацепления, «-» - для внутреннего.

Расчетный КПД передачи, показанной на рисунке 1, составил п1-3о2=0,8.

В целом нужно отметить, что все БПП имеют высокую нагрузочную способность (благодаря большому количеству одновременно участвующих в работе сателлитов) и невысокий КПД (соизмеримый с КПД червячных передач). Область применения БПП обуславливается их компоновочной особенностью - малыми «кольцевыми» габаритами редуктора, располагающегося вокруг тяжелонагруженного вала. Это приводы задвижек трубопроводной арматуры, подъемники и другие кратковременно работающие механизмы.

Список литературы

1 Пат. 2423634 РФ, МПК Б 16 Н 1/36. Безво-дильная планетарная передача / Волков Г. Ю.; заявитель и патентообладатель Волков Г. Ю. - № 2010116770/11; заявл.27.04.2010; опубл. 10.07.2011, Бюл. № 19. - 18 с.

2 Волков Г. Ю. Условия сборки планетарной передачи с двумя слоями сателлитов / Г. Ю. Волков [и др.] // Сборка в машиностроении, приборостроении. - М. : Машиностроение, 2010. - № 10. -С. 22-26.

3 Волков Г. Ю., Колмаков С. В. Повышение технических характеристик безводильной планетарной передачи за счёт увеличения коэффициента смещения на внутренних зубьях // Вестник Курганского государственного университета. Серия «Технические науки». - 2013. - № 2. - С. 5-9.

УДК 620.92

И. И. Галимарданов, А. С. Кочкин, А. А. Яковлев

КОМПЛЕКСНОЕ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ В ЗАВИСИМОСТИ

ОТ ИХ НАЗНАЧЕНИЯ

ФГБОУ ВПО «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

I. I. Galimardanov, A.S. Kochkin, A. A. Yakovlev COMPLEX POWER SUPPLY OF AGRICULTURAL CONSUMERS DEPENDING

ON THEIR APPOINTMENT

FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION

«BASHKIR STATE AGRARIAN UNIVERSITY»

Проанализировано состояние производства энергоресурсов, в том числе с использованием возобновляемых источников энергии. Выполнена оценка экономической эффективности обеспечения потребности энергоснабжения только за счёт возобновляемых источников. Показано, что необходимо продолжать работы по рациональному сочетанию установок комплексного использования различных видов возобновляемых и невозобновляемых источников для энергоснабжения потребителей.

Ключевые слова: загрязнение атмосферы, возобновляемые источники энергии, солнечная энергия, загрязнение атмосферы.

The condition of energy resources production, including using renewables is analysed. Economic efficiency assessment of ensuring requirement of power supply only at the expense of renewable sources is executed. It is shown that it is necessary to continue works on a rational combination of plants with complex using different types of renewable and non-renewable sources for power supply of consumers.

Keywords: atmosphere pollution, renewables, solar energy, atmosphere pollution.

Ильдар Идгамович Галимарданов

Ildar Idgamovich Galimardanov кандидат технических наук, доцент E-mail: gal.il@mail.ru

Андрей Сергеевич Кочкин

Andrey Sergeyevich Kochkin аспирант

E-mail: knanda@ya.ru

Александр Анатольевич Яковлев

Alexander Anatolyevich Yakovlev аспирант

E-mail: 19sania88-10@mail.ru.

Развитие энергетики по пути использования углеводородов и атомной энергетики приводит к пагубным последствиям для окружающей среды. Система взаимодействия человека, энергоресурсов,