2016 год, № 58

УДК: 631.362.2
ГРНТИ: 30.15.35

К МЕТОДИКЕ ИЗУЧЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ И РАБОТЫ МАШИН, ИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО БАЛАНСА С УЧЕТОМ ЗАКОНА ИЗМЕНЕНИЯ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ И ДЕЙСТВУЮЩИХ СИЛ

Представлен методический подход к обоснованию энергетической эффективности механизированных производственных процессов на основании изучения движения и работы машинно-тракторных агрегатов (МТА), их энергетического баланса, с учетом закона изменения кинетической энергии механической системы и действующих сил. Рассмотрены основные задачи динамики механизмов и машин: изучение движения МТА с учетом сил, приложенных к их звеньям, и сил, возникающих в результате движения; уравнения движения машины в форме изменения кинетической энергии и ее характерные периоды движения; закон передачи работы и средних мощностей в машинах; энергетический баланс машинно-тракторного агрегата в зависимости от характера соединения входящих в него механизмов и передач (последовательное, параллельное и смешанное соединение); закон передачи сил и моментов при установившемся движении. Предложены два вида сил, действующих на звенья механизмов: силы уравновешивающие и неуравновешивающие. Силы уравновешивающие - это силы, которые, будучи приложены к звеньям МТА, находящегося в состоянии покоя, не могут вывести его из этого состояния - то есть сообщить ему движение. Те же силы, приложенные к МТА, находящемуся в движении, не смогут изменить его кинетической энергии. Поэтому МТА под влиянием таких сил будет совершать частный вид своего движения - движения, не сопровождающегося изменением кинетической энергии. Силы неуравновешивающие - это силы, которые приводят в движение МТА, находящийся в покое, а будучи приложенными к движущемуся МТА, изменяют его кинетическую энергию. В свою очередь, установившееся движение включает в себя два вида движения - равновесное и неравновесное. Неравновесное установившееся движение - это движение с постоянной средней за период кинетической энергией, обусловленное действием неуравновешивающих сил. Равновесное установившееся движение - движение с постоянной мгновенной кинетической энергией, как происходящее под действием уравновешивающих сил. Отличительной особенностью равновесного движения МТА является то, что силы инерции, возникающие в механизмах МТА при этом роде движения, после приведения их к точке приведения звена приведения машины дают суммарную приведенную силу инерции равную нулю. Поэтому при наличии в МТА равновесного движения динамические законы передачи сил и моментов приобретают форму статических законов, благодаря чему при рассмотрении этих законов появляется принципиальная возможность обойтись без учета сил инерции. Нормальный рабочий режим машины, в том числе и периоды пусковой и остановки, протекают под действием неуравновешивающих сил и, следовательно, сопровождаются изменением кинетической энергии. Для изучения движения МТА наиболее удобной является теорема об изменении кинетической энергии системы, при этом закон изменения кинетической энергии системы носит название уравнения движения машины. Согласно закону передачи работы в машинах при установившемся движении (равновесном и неравновесном), работа движущих сил за период затрачивается полностью на работу сил полезных и вредных сопротивлений. Анализируя энергетический баланс агрегата, сделан важный вывод, что в случае последовательных и параллельных передач общий коэффициент полезного действия зависит от числа параллельных ветвей в агрегате, от распределения работ по каждому параллельному разветвлению и от числа последовательных передач в каждой отдельной параллельной ветви. Дано представление о законе передачи сил и моментов при установившемся движении, что имеет место в вопросах, связанных с определением тягового сопротивления рабочей машины, усилия на крюке энергетического средства и т.п. Поэтому из уравнения движения получено выражение, непосредственно содержащее силы и моменты, когда за основу взято уравнение движения в форме кинетических энергий для поступательного и вращательного движений звеньев машины.
Ключевые слова: Динамика, движение, кинетическая энергия, масса, мощность мгновенная, механическая система, механизм

Литература:

Анурьев, В. Н. Справочник конструктора - машиностроителя / В. Н. Анурьев. - В 3 т. - 9-е изд., перераб. и доп. -М. : Машиностроение, 2006.
Артоболевский, И. И. Теория механизмов и машин / Н. И. Артоболевский. - Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 1968.
Кудрявцев, В. А. Краткий курс высшей математики / В. А. Кудрявцев, Б. П. Демидович. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1986. - 576 с.
Коловский, М. З. Теория механизмов и машин /М. З. Коловский, А. Н. Евграфов, Ю. А. Семенов, А. В. Слоущ. - Учебное пособие для вузов. - М.: Академия, 2006. - 385 с.
Левитский, Н. И. Теория механизмов и машин. Терминология / Н. И. Левитский, Ю. Я. Гуревич, В. Д. Плахтин. - Учебное пособие. - Под ред. академика К.В. Фролова. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 2004. - 275 с.
Плешаков, В. Н. Теория механизмов и машин: курсовое проектирование / В. Н. Плешаков, В. С. Курасов, Е. Е. Самурганов, Р. Н. Букаткин. - Краснодар, 2013.
Плешаков, В. Н. Обоснование технического уровня и направлений развития сельскохозяйственной техники / В. Н. Плешаков. - Дисс.. д-ра техн. наук. - Кубанский государственный аграрный университет. - Краснодар, 2001.
Маслов, Г. Г. Прогнозирование технического уровня отечественной и зарубежной техники. // Г. Г. Маслов, В. Н. Плешаков // Техника в сельском хозяйстве. - 2001. - № 5. - С. 31.
Прикладная механика. - Под ред. В. В. Джамая. - М.: Юрайт, 2013. - 292 с.
Теория механизмов и машин. Курсовое проектирование. - Учебное пособие для вузов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. - 345 с.
Тимофеев, Г. А. Теория механизмов и машин / Г. А. Тимофеев. - Учебник и практикум для прикладного бакалавриата. - М.: Юрайт, 2015. - 392 с.
Фролов, К. В. Теория механизмов и механика машин / К. В. Фролов и др. - Учебное пособие. - Под ред. Г.А. Тимофеева. - М.: Юрайт, 2012. - 396 с.
Фролов, К. В. Теория механизмов и механика машин / К. В. Фролов, С. А. Попов, А. К. Мусатов и др. - Учебник для вузов. - Под ред. академика К.В. Фролова. - М.: Высшая школа, 2001. - 496 с.
Фролов, К. В. Теория механизмов и механика машин / К. В. Фролов, С. А. Попов, А. К. Мусатов и др. - Учебник для вузов. - Под ред. академика К. В. Фролова. - М.: Высшая школа, 1987. - 496 с.
Kriss, J. P. Isolation and identification of the long-acting thyroid stimulator and its relation to hyperthyroidism and circumscribed pretibial myxedema / J. P. Kriss, V. N. Pleshakov, J. R. Chien // Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. - 1964. - Т. 24. - S. 1005.

Авторы:

Курасов Владимир Станиславович, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой; Кафедра тракторов, автомобилей и технической механики, Кубанский госагроуниверситет.
Плешаков Вадим Николаевич, д-р техн. наук, профессор; Кафедра тракторов, автомобилей и технической механики, Кубанский госагроуниверситет.
Самурганов Евгений Ерманекосович, магистр; Кафедра тракторов, автомобилей и технической механики, Кубанский госагроуниверситет.
Пономарев Артем Васильевич, соискатель; Кафедра тракторов, автомобилей и технической механики, Кубанский госагроуниверситет.