Интегральная оценка нагруженности упругих шарниров механизма привода очистки зерноуборочного комбайна

Авторы: Котов А.В., Кроль Д.Г., к.ф.-м.н., доцент

Введение

Современные зерноуборочные комбайны (ЗУК) относятся к классу сложных технических систем, надежность которых в значительной степени определяется работоспособностью их узлов и агрегатов. Критическую роль в обеспечении ресурса ЗУК играют шарнирные соединения рычажных механизмов, испытывающие в процессе работы значительные динамические нагрузки. Механизм привода очистки – один из ключевых элементов ЗУК – содержит большое количество упругих шарниров (сайлентблоков), функционирующих в условиях интенсивного переменного нагружения.

Традиционные методы оценки нагруженности упругих шарниров основаны на сравнении расчетных максимальных значений нагрузок или контактных напряжений с их допустимыми значениями [1, 2]. Недостатком таких подходов является отсутствие учета кинематической (деформационной) составляющей, что не позволяет получить полную картину о состоянии нагруженности упругих шарниров. Наряду с расчетными методами известны экспериментальные способы оценки эксплуатационных [3] и силовых [4] характеристик упругих шарниров в различных конструкциях, однако их применение возможно только на этапе испытаний реальных конструкций и не реализуемо на стадии конструкторской разработки и математического моделирования при отсутствии физического прототипа. В связи с этим актуальной является задача разработки интегрального подхода, объединяющего силовые и деформационные факторы в единую систему критериев, пригодную для прогнозирования ресурса упругих шарниров на этапе проектирования и математического моделирования.

Цель исследования

Разработка методики интегральной оценки нагруженности упругих шарниров плоских рычажных механизмов, объединяющей анализ углов закручивания и модулей полных реакций, что позволяет количественно оценить суммарную нагруженность шарнира за цикл.

Постановка задачи

Известные на сегодняшний день конструкции механизмов привода очистки ЗУК, несмотря на выполнение ими одних и тех же функций, могут существенно отличаться своими кинематическими схемами [5, 6]. Но, несмотря на такое разнообразие кинематических схем, в большинстве шарниров механизма привода очистки используются упругие шарниры – сайлентблоки. Особенностью таких шарниров является наличие ограничений на максимальную нагрузку (радиальную и осевую), а также на максимальный угол закручивания. Превышение допустимых значений негативно сказывается на ресурсе сайлентблоков [7], что может привести к их выходу из строя и, как следствие, к простою ЗУК, что недопустимо в условиях ограниченных сроков уборочной кампании.

Сплав по реке Птичь: от старта до финиша с экскурсией к Доту 232

Авторы: Котов А.В.

В этом году мне очень хотелось принять участие в байдарочном сплаве по одной из рек Беларуси, но не по уже знакомому Сожу, как в прошлом году (о чем я уже рассказывал в посте «Вечерний сплав на байдарках по реке Сож на закате дня»). В качестве альтернативы рассматривал реки Уть и Ипуть. Однако, когда я определился с датой и маршрутом и связался с организаторами, выяснилось, что свободных мест на выбранные дни уже нет.

В этот момент от профкома нашего предприятия поступило предложение присоединиться к патриотическому сплаву по реке Птичь, посвященному 82-й годовщине освобождения Беларуси от немецко-фашистских захватчиков. Я согласился не раздумывая.

Организация и начало маршрута

Организатором выступил Совет Гомельской областной организации Белхимпрофсоюза. Сбор участников был назначен на 7:00 15 августа 2026 года на площади Восстания в Гомеле. Сопровождающим от профсоюза была Елена Лебединская, заведующая отделом организационной и общественной работы.

Кроме нашего предприятия ОАО «Сейсмотехника», в группе были представители ОАО «Гомельский химический завод», ОАО «Гомельтранснефть Дружба» и других организаций, входящих в Белхимпрофсоюз. Всего собралось около 20 человек. Все пришли вовремя, и мы без задержек отправились в путь.

Трансфер занял примерно 2,5 часа. Маршрут пролегал по трассе М10 в направлении Мозыря, затем — в сторону поселка Копаткевичи. Не доезжая до деревни Млынок, мы съехали с трассы и оказались у моста. Координаты точки старта: 52.223070, 28.792634.

О чем важно знать при выборе технического журнала для публикации

Авторы: Котов А.В.

Обучение в аспирантуре предусматривает обязательную публикацию результатов исследований как в сборниках международных научно-практических конференций, так и в рецензируемых журналах из перечня ВАК. При этом тематика издания должна строго соответствовать профилю научной специальности.

Особую ценность представляют бесплатные журналы с высоким рейтингом. Как показывает практика, платные издания зачастую проявляют меньший интерес к научной значимости материалов и принимают практически любые работы, которые порой сложно отнести к научным. Так, например, мной была отозвана из одного платного ВАК-журнала статья стороннего автора, которая оказалась полной копией моей собственной работы. Данному случаю посвящен отдельный пост «Как я отозвал статью-плагиат: личный опыт борьбы с недобросовестными заимствованиями». Поэтому приоритетным для публикации я считаю именно бесплатные издания.

Еще до поступления в аспирантуру мной был сформирован перечень потенциальных журналов как в Беларуси, так и в России. В этот список входили три издания: «Горная механика и машиностроение», «Тракторы и сельхозмашины» и «Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)». О каждом из них стоит рассказать подробнее, отметив ключевые особенности и сложности, с которыми пришлось столкнуться.

Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)

Данный журнал является бесплатным и входит в базу Scopus. До сентября 2020 года он издавался под названием «Вестник Донского государственного технического университета». Журнал предъявляет достаточно высокие требования к оформлению рукописей, с которыми можно ознакомиться на официальном сайте. Подача материалов осуществляется через личный кабинет.

Метод обратного кинематического синтеза плоского рычажного механизма

Авторы: Котов А.В., Кроль Д.Г., к.ф.-м.н., доцент

Введение

Кинематический синтез плоского рычажного механизма заключается в определении параметров его кинематической схемы по заданным условиям движения ведомого звена. Одной из разновидностей этой задачи является синтез механизма, воспроизводящего заданную траекторию движения определенного звена или точки [1]. Такие механизмы до сих пор остаются востребованными во многих отраслях машиностроения [2 - 4], а их оптимальное проектирование непосредственно связано с постановкой и решением задачи кинематического синтеза.

Несмотря на постоянное развитие и совершенствование методов кинематического синтеза плоских рычажных механизмов, не существует единого подхода к решению данной задачи. Известные графические методы [5] эффективны только для простейших плоских рычажных механизмов и практически не применимы для многозвенных механизмов. Графоаналитические методы [6] кинематического синтеза разрабатываются под решение задач для конкретных рычажных механизмов и, как правило, не обладают высокой гибкостью в решении других задач. Известные аналитические методы [7 - 9] кинематического синтеза многозвенных рычажных механизмов в подавляющем большинстве достаточно сложны, громоздки и могут использовать оптимизационные алгоритмы, недоступные для подробного изучения. Поэтому разработка новых, наглядных и универсальных методов кинематического синтеза плоских рычажных механизмов, способных легко адаптироваться в специализированных математических пакетах и языках программирования, все еще представляет важную научную и практическую задачу.

Традиционно при решении задачи кинематического синтеза о воспроизведении заданной траектории движения точки плоского рычажного механизма предварительно решается прямая задача кинематики, по результатам которой формируется некоторая целевая функция. Как правило, в качестве такой целевой функции выступает невязка координат полученной расчетной траектории шатунной кривой некоторой точки с требуемой траекторией [10] или их среднеквадратичное отклонение [11]. Встречаются работы, в которых в качестве целевой функции выступает функция, учитывающая одновременно квадраты разниц между площадями описываемых областей, и длины желаемой и текущей траекторий [12]. Минимизация сформированной целевой функции достигается с помощью того или иного оптимизационного алгоритма за счет подбора рациональных длин подвижных звеньев, а в некоторых случаях и координат размеров стойки. Используемые для решения прямой задачи кинематики классические методы, в подавляющем большинстве основаны на методе замкнутых векторных контурах Зиновьева [13, 14] и требуют значительных математических выкладок. Но, как показывает практика [15] чем меньшее число аналитических выражений будет заложено в математическую модель механизма, тем более эффективно происходит поиск оптимального решения при его кинематическом синтезе.

Аналитический вывод формулы пересечения двух отрезков

Авторы: Котов А.В.

Разбирая как-то на днях свои бумажные записи, я наткнулся на вывод аналитического выражения для определения радиус-вектора точки пересечения двух отрезков. Данную итоговую формулу я представил в своей работе «Аналитический способ определения особых точек при исследовании плоских рычажных механизмов сложной структуры» на МНТК в 2025 году.

Задача решалась в рамках необходимости проведения силового анализа плоских рычажных механизмов сложной структуры с помощью особых точек (точек Ассура). Вывод формулы тогда в моей статье, ввиду ограничения по объему работы, не приводился. И я, честно говоря, уже забыл о ней.

Но вот, освежив немного память и разобрав записи, я решил выложить этот вывод у себя на блоге, чтобы он остался навсегда и не затерялся в стопке залежавшихся бумаг на полке.

Расчетная схема к выводу аналитической формулы для нахождения точки пересечения двух отрезков приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Расчетная схема для нахождения точки пересечения

Для вывода аналитического выражения нам понадобятся две формы записи уравнений прямой из аналитической геометрии.

Метод обратного кинематического синтеза: как все начиналось #2

Авторы: Котов А.В.

После того как я вооружился несколькими оптимизационными алгоритмами (о чем я рассказывал в первой части), я приступил к непосредственному изучению предметной области. Начал, естественно, с классики – монументального труда Артоболевского И.И. «Синтез плоских механизмов» (М., 1959). Затем перешел к современным научным работам.

Рисунок из открытых источников

В результате я увидел, что в зависимости от задачи, решение идет по разным направлениям: кинематический синтез, динамический синтез и другие. Задач оказалось очень много, охватить все не представлялось возможным. Поэтому я решил начать с малого – с кинематического синтеза.

🎯 Постановка задачи

Из всего многообразия задач меня заинтересовал класс задач о воспроизведении заданной траектории какой-либо точки выходного звена механизма.

Алгоритм решения таких задач выглядит довольно просто: описывается кинематика механизма; определяется траектория для интересующей точки; она сравнивается с заданной траекторией; в качестве целевой функции принимается отклонение этих траекторий; задача решается численно с помощью оптимизационного алгоритма за счет изменения длин звеньев и координат опор.

Таких задач оказалось достаточно много, что говорит о высоком научном интересе к ним. Подходы к решению различаются и связаны с вычислением функциональной зависимости между расчетной и заданной траекториями. Я изучил материал и начал размышлять, что можно предложить нового в этом направлении.