автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Обоснование и разработка метода расчета параметров обзорности самоходных лесозаготовительных машин

Всероссийское научно-производственное объединение лесной промышленности — ВНПОлеспром —

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт механизации и энергетики лесной промышленности

— ЦНИИМЭ —

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ОБЗОРНОСТИ САМОХОДНЫХ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН

На правах рукописи

МЕЛЬНИКОВ Игорь Николаевич

УДК 630*36-114 : 51-7

Специальность 05.21.01 — Технология и машины лесного хозяйства и лесозаготовок

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Химки 1903

Всероссийское научно-производственное о0ъел::нок;:е лесной промкиглеккостл -ВНПОлсспром-

Централышй ордена Трудового Красного Г;нт.;сн:: нзучно-исслецовательск-дЗ к пг.сектко-хонст;укторскц?. статут хехакяэашгл я энергетика лссной г.,.:о'.'.;:'.::л"н,лос'."/.

-DJHMZ .13-

Ка прааах :,ук;::лс.:

М2ЛЬН.1К0В Игог.'ь Кяколчйв/л

col'

ОБОСНСЗАН/.S 'А РАЗРАБОТКА \'.-Я0ЛА FAC4KTA IlAl'A.íiT." ОБЗОРЬОСТЛ CA«0X0;ü:uX ЛйХШГОТОЗЛМЬКУХ ¿Xi.X

Специальность 05.21 .С1-Техколсг/.к 'лапигц лесного хозяйства и лэсозагэтозсх

Автог-Э'1! er :: ,;:сс.т тац:;и не со::с:-:ак; кандидат з .....

Работа ьиполнена во Всероссийском научно-производственном ос единении лесной промышленности /ВНПОлеспрох/.

ЧаучнкГ: руководитель -кандидат технических каук,

стэгаий научный сотрудник

B.К. ОБББИН

Официальные оппоненты -доктор технических наук,

профессор Р.Н. ЧЕЯЕЛЕВ

-кандидат технических наук

C.B. ДАВИДОВ

Ведущая организация -акционерное общество

"Ко:лмунар" /г. Пермь/

Зачета диссертации состоится "19" октября 1993 г. в 10 часо; на заседании специализированного совета К 0S3.01.01 Всероссийск! научно-производственного объединения леской промышленности /ЗШОлеспрэм/ г,о адресу:

1414СО г. Химки Московской обл., ул. Московская, 21.

Ирос'.сл Ваши отзывы на автореферат в ДВУХ ЭКЗЕМПЛЯРАХ С ЗАВЕРЕННЫМ;! П0Д1ИС5Ш направлять по адресу:

141400 г. Химки Московской обл., ул. Московская, 21, ВНПОлеспром, спецсовет.

С диссертацией мокко ознакомиться в библиотеке ВНПОлеспром.

<'- 'i "

Автореферат .разослан ' " ". сентября 1SS3 г.

Учений секретарь специализированного совета,

кандидат технических наук C.B. ДЖГРйЕВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Аутуа.тгьностъ теми. Рациональный выбор параметров обзорности замает одно яз центральных мест при проектировании самоходных лосо-аготовительных машин. Обзорность является одним из ватке iiunx .?ак-эров, определяющих производительность системы "оператор-маи;;:;п-лс-осека".

Анализ тенденций развития самоходных лесозаготовительных машин нашей стране и за рубедом показывает, что в блинайззе годы они удут находить широкое применение. В связи с эгж.! акгуалкюЛ заблей является разработка методов совершенствования их обзо!ности с омощью ЭВМ на стадии проектирования малины, рассматриваемой как истема "оператор-машина-лес.сека".

Цель -работы. Обосновать, разработать и внедрить метод расчета араметров обзорности самоходных лесозаготовительных машин. сйссмат-яваемых как система "оператор-машина-лесосека", с учетом тгебуемых бъектов наблюдения, рекомендуемых углов обзора для оператора и oí-ективности функционирования системы.

Научная новизна. Разработана имитационная математическая модель, ппсывающая зависимость между параметрами обзорности система 'Ч.ле-ат ор-маш ина-ле со с е ка" и эффективностью ее функционирования.

Обоснован и разработан критерий оптимальности параметров сбзор-юсти самоходных лесозаготовительных машин.

Разработан алгоритм моделирования обзорности лесоззготорнтель-гой системы "оператор-машина-лесосека" применительно к машина.! мл-[ипуляторного типа.

Разработаны для ЭВМ программы расчета параметров обзорности ле-•озаготовительной системы "оператор-машина-лесосека" -ланлпулято^но-'о типа на стадии проектирования.

На основе системного подхода предложен :: разработан метод :ас-шта параметров обзорности самоходных лесозаготовителыхх млг.:н, рассматриваемых как система "оператос-мзшнна-лесосека".

Метотщ лсолр"гопання. Теоретические и экспериментальные •/.сслодо-закия выполнены с применением аналитической гзом-тгг::.:, v,iz:,m:o:í геометрии, теории вероятностей, математической стз'<::ст::~л, алгебгс: логики, имитационного моделирования, программ:-чхания зля С---..;.

Практическая ценность "^"тн состоит во ::нед"<.г..г.! гпг?.б'.та"':-;:

:oii :: созданных на его основа программ для ЗЗМ, позволявших

выбирать пас&метЕЫ обзорности в процессе проектирова-:•!.:.-. сх.^чоякух лоссзаготовательных .\:ааин.

: - 'ч'Уугк. Результаты доследований использованы при ; •!?: ч^огкз .-¿отоцлки хчяекооного расчета параметров обзорности оа-'.'охс".!;':;;х л-зеозагоговитедьимс магаи, рассматриваемых как система "с..:-.; jto; —.:ла::ка-лесосекл", на стадии их проектирования.

. -i6.-i: г'.'^спu. Основные положения даооертациомной работы до-::обсуждаллсь на творческой конференции молодых ученых и с г.-.:::.cioB ЦЬЛЛ«3 со гэпросзд • технологии и оборудования. эксно-и о: гзн/зашм лесозаготовительного производства /1987 г./. на т-^ехнпчеслой кснтеренпил "АБ5оаатхзаиия в лесном машностесе-:•••-■..•" /Саласпллс. 1Г-&8 г./. на Бс-зсоюзнол. научно-техн'лческом совещании "СЧтикокиха и нау.ло-техкпческий прохресс б леской промышленности .-¡.""спсм хоряйсгьч" /г. Архангельск. 1289 г./ я на Всесоюзном iiлучи ¿-гзхипчгслсгл совещанл;: "Созе; шонствованиг системы автоматязи-г ;..ного nfоокт'лт'2БЭНйя при технологической подготовке просзвод-c?r-:i .-.rajancv: ссптельной продукции" /г. Москва, 1989 г./.

Глтлик-г .::•. Но теме диосертацли опубликовано 7 печатных работ.

О6и -yen;--.таг ни. Диссертация состоит из введения, пят;: глав, уаклг чс-н :я, слпска литературы ;;з 134 наименований отечественных и ¡.^¡рубелих аыоров г. S приложений. Общий объем работы составляет 182 стгягчгиы г.мдиноиисного текста, содержит 44 рисунка, 4 таблицы.

CCiISF-..;:AHHS РАБОТЫ

ТУ: »■?■-• г-:;обоснована актуальность чехи диссертации, показаны научная новизна практическая ценность работы.

п- уч-лГ; гла?г- пгозгдек анализ работ, посвященных изучению и к* яч-лговпнет ебаорност различных транспортных средств, в том ••:,:елс- •-■.'.".лодних лзеоэагстоеячельных машин.

ИсследоБ-илкм.в области обзорности посвящены рабо'хы: В.И. Алол-.'Ji.-ni, А.:,;. Вслсбаеьэ; И.М. 'Лливнча. JC.M. Кавуна, С.А. Мед-зедкина, • .;:. Сбл.:п;:ка, С.А. Торковз, J1.K. Чучаганй и др.

' Лгьзлкз оаечйств-а-кнх и зарубегккх источников покаоы&ает. что .л ii насгсял-ie'хзремя традиционные методы исследования об-

- ' ■¿obtoJ'.r.xii об-ьзктнвяо одзнпть обзорность в еа связи с

;• 1 ■ТунллгзнйгоЕанля создавай:.о" па стад.:;: пгоек-

тирования.

Для решения поставленной цели в работе определена следующие задачи исследования:

1. Обосновать выбор в качестве целевой функции задачи моделирования обзорности системы "оператор-машина-лесосека" ее производительность.

2. Разработать имитационную математическую модель, олисыюю'дуп зависимость между обзорностью системы "оператор-машина-лесосека" и ее производительностью.

3. Разработать алгоритмы а программ, реализующие на ЭВМ имитационное моделирование процессов взаимодействия в системе "оператор-машина-лесосека" с учетом параметров обзорности и позволяющие, используя целевую функцию, обоснованно выбирать параметры обзорности самоходных лесозаготовительных машин манипуляторного типа.

4. Методом имитационного моделирования получить зависимости влияния параметров обзорности на производительность самоходных лесозаготовительных машин манипуляторного типа.

5. Провести экспериментальные исследования для получения данних, требующихся для доказательства адекватности разработанной математической модели реальным процессам взаимодействия оператора с объектами наблюдения в системе "оператор-машина-лесосека" манипуляторного типа.

6. Подтвердить адекватность разработанной математической модели реальным показателям работы лесозаготовительных машин манипуляторного типа.

7. Разработать предложения по улучшению обзорности серийно выпускаемых и вновь создаваемых самоходных лесозаготовительных машин манипуляторного типа.

8. Оценить экономическую эффективность от внедрения в практику проектирования разработанного метода расчета.параметров обзорное?:: самоходных лесозаготовительных машин.

9. Внедрить разработанный метод расчета параметров обзорности и гетодику расчета наилучших при заданных условиях параметров-обзорности самоходных лесозаготовительных машин манипуляторного типа с использованием моделирования на ЗЗ'Л в практику проектирования.

Во второй главе рассматривается лесозаготовительная система "оператор-машина-лесосека", представленная подсистемами "оператор".

"маиипа" и "лесосека", как объект для моделирования обзорности с рабочего места оператора /рис. 1/.

Получены аналитические зависимости, являющиеся составной частью математической модели подсистемы "оператор", позволяющие рассчитывать координаты точки Q, расположения циклопического глаза /точки зрения/ оператора относительно системы координат, связанной с опорно-двигательным аппаратом гслоеы и шея оператора при их различных отклонениях. Представлены ограничения для комфортных и предельно-допустимых отклонений головы и шеи оператора.

Рассмотрена математическая модель подсистемы "машина", включающая модели кабины с прозрачными огравденижи, ходовой системы машины и технологического оборудования. Модель кабины включает зависимости, олерделяюцке геометрию кабины и ее прозрачных ограждений. Модели ходовой системы и технологического оборудования включают определяющие их геометрию зависимости, а также кинематические параметры манипулятора.

Получзкц аналитические зависимости для расчета горизонтального угла сбзорз с рабочего места оператора через у-тое прозрачное ограждение кабины

и вертикального угла обзора с рабочего места оператора через £-тое прозрачное ограждение кабины

/-2.Ж" ) /2/

Ь.-й'иCOS/ --. , ..J~j ■■ ------- ■ . I /

Е формулах "и /2/: ' • '

■v и v -декартовы координаты относительно системы координат

-"-/•д . Угл, *-гл 1 , -

у ; 0ХУ2 /см. рис. 1/ точки 6 расположения циклопического глаза оператора, м; . и и i %,t -кооодинаты относительно системы OXJ'Z граничных точег )'l>j)/,]ГХ> i> У fl_Toro прозрачного ограждения кабины на уровне точк:

?

• расположения циклопического глаза оператора, м; г'и ч'- V,.', 4 -координаты относительно системы ОХУг нижней и верхней V1' >><п' > > точек ^_того прозрачного ограждения кабины, расположенных в одной плоскости с объектом наблюдения /деревом/, попавшим в указанное прозрачное ограждение, м.

Получены формулы расчета углов, необходимых для учета влияния размеров /габаритов/ ходовой системы машины на вертикальный обзор деревьев и формулы расчета горизонтальных и вертикальных углов обзора элементов технологического оборудования.

Рассмотрена математическая модель подсистемы "лесосека", состоящая из:

-аналитических зависимостей, позволяющих рассчитывать 'координаты деревьев, находящихся на ленте лесосеки в момент их спиливанчя

/з/

где -координаты относительно системы 0ХУ2 основания ¿-го

дерева;

-длина ленты лесосеки, м; ¿л -ширина ленты лесосеки, м; 4 -ширина ходовой системы машины, м;

-минимальный радиус вылета манипулятора, м; -суммарный путь, проходимый машиной вдоль ленты лесосеки з процессе заготовки деревьев, м; -случайные, равномерно распределенные на интервале (0^1) числа, генерируеше датчиком случайных чисел, -зависимостей для расчета вертикальных углов обзора с рабочего места оператора деревьев, расположенных на лейте лесосеки, и углов мемду перпендикуляром, опущенным из точки расположения циклопического глаза оператора на координатную плоскость Х02 и отрезками, ссе-дхяяэджга точку расположения глаза и основания обрабатываемых деревьев.

Полученные аналитические выражения используются при проверке выполнения условий поиадания деревьев, расположенных на ленте лесосеки, в пространство, видимое оператором со своего рабочего места

через прозрачные ограждения кабины согласно рис. 1.

Действия оператора, как управляющего звена рассматриваемой системы "оператор-машина-лесосека", считаются максимально упрощенными я сводятся к фиксации требуемых объектов наблюдения при осуществлении операций валки-укладки дерева в коник машины. Это обусловлено тем, что указанные операции в наибольшей мере влияют на эффективность труда оператора и тем самым на эффективность функционирования всей системы "оператор-машина-лесосека" в целом.

Обзорность моделируемой системы должна обеспечивать комфортность операторской деятельности и одновременно максимальный при имеющихся условиях обзор требуемых объектов наблюдения, что связано с наибольшей производи:?льностью лесозаготовительной машины. Поэтому возникает проблема рационального выбора параметров обзорности спсте-ки, которые обеспечивали бы выполнение указанных требований.

Под обзорностью самоходной лесозаготовительной машины, рассматриваемой как система "оператор-машина-лесосека", понимается свойство этой системы, определяемое видимым оператором с рабочего места пространством вне машины и стеиенью видимости попадающих в это пространство объектов наблюдения.

Под параметрами обзорности самоходной лесозаготовительной машины, рассматриваемой как. система "сператор-мап"лна-лесосека", понимаются параметры управления этой системы, влияющие на ее обзорность.

Количественная оценка качества обзорности системы "оператор-ма-пина-лесосека" производится с помощью целевой функции, входящей в математическую модель системы я являющейся выходным параметром системы. Целевая функция принимается в виде:

' ^ /4/

1 2Н

где • • -параметры состояния /исходные данные/ системы

"оператор-маипна-лесосека"; '¿у.^Чп. -параметры уп-чвления /параметры обзорности/ сис-те:а "оператор-машина-лесосека";

ХА -об!дее количество деревьев, попавших на всех стоянках в коник машины до его первого полного

набора, шт.;

£> -общее количество деревьев, попавших на всех стоянках в зону действ:ш манипулятора до первого полного набора коника при отсутствия непрозрачных ограждений кабины,> шт.; . '

-общее количество деревьев, попавших на всех сто- • янках в зону действия манипулятора до первого полного набора коника при наличии непрозрачных.ограж-дений кабины, шт.;

п - -расчетная производительность машины, заданная тех-

• й ^ *

ническим заданием на проектирование машины:я независящая от обзорности, шт./час'; '■'. . . \

¿ц -требуемоене зависящее от обзорности, время цикла обработки дерева-, задаваемое проектировщиком, сек. . ''■''...■'.. :

Совокупность параметров состояния /исходных данных/ и управле-' ния /параметров обзорности/ системы включает в себя антропометрические параметры оператора, геометрические.и технико-эксплуатацион- . ные параметры машины и.параметры лесосеки. :\'. '•'.'■.. . ■." ■; ,

В формуле /4/ первый сомножитель представляет дробь,-в числите- .. ле которой-относительная потеря деревьев,'.произошедшая допервогр полного набора коника при отсутствии непрозрачных. огразденай клби— -ны, а в гнаменателе-относительная потеря деревьев", дрспзошеЛпая до первого полного набора коника при'наличии непрозрачных ограздрняй . . абины. Указанный первый сомножитель, формулы /4/ зависят от/пара-мэтров обзорности системы'и не.зависит от времени'цикла обработка' дерев?..- Еторой сомножитель в формуле./4/ определяется .расчетной ! производительностью машины в.шт./»ас, заданную техничеспим .заданием на проектирование машины, й не зависит от параметров обзорности системы. ' ■••.--' •'".. ■'.'•.-.'

Целевая функция является критерием-оптимальйости пара^итроа обзорности системы "оператор-мазина-лесосека".и сконотрукрозана таким . образом, что для достижения 'наилучшей обзорности системы прд соответствующих значениях параметров" обзорности .следует добиваться максимизации ее значений. . : .-. ;

Ттетья глава посвящена имитационному моделированшо-влияния об--зорности на технико-эксплуатационные показатели самоходных лесоза-

. готовительных машин, рассматриваемых пак система "сператор-машина-■ лесосека".

Имитационное моделирование осуществлено на примере валочно-тсе-левочной машины, работавшей по заданной технологической схеме заго-• товки деревьев, Машина двизется вдоль ленты лесосеки, переезжая со стоянки на стоянку и обрабатывая деревья, находящиеся на ленте с левой стороны по ходу своего движения. При моделировании считается, что оператор срезает п укладывает в коник машины деревья, попавшие з пространство обзорности с требуемой для успешной работы степенью видимости высоты прикомлэвой части дерева. Заготовка деревьев происходит до первого полного набора коника.

Разработан алгоритм расчета значений целевой функции при работе машины по указанной технологической схеме, который реализован в виде программы для ЕЗМ. Изложенная- схема имитационного моделирования обзорности системы позволяет рассчитать компоненты целевой функции . как при отсутствии, так и при наличии непрозрачных ограждений кабины. Это дает возможность рассчитать значение целевой функции на ЗЗМ при соответствующем наборе параметров системы. Варьирование параметрами управления /параметрами обзорности/ системы позволяет получать. соответствующие им значения целевой функция. Выбор максимального значения целевой функции, отвечающего наилучшей при заданных условиях обзорности системы, означает выбор соответствующих значений параметров обзорности, при которых этот максимум достигается.

Моделируется попадание деревьев в зоны обзора оператора. Считается, что оператор видит дерево при условии попадания центра основания дерева внутрь горизонтального угла зрения оператора <ХГ и попадания дерева с требуемой степенью видимости по высоте внутрь вертикального, угла зрения ^ /сл. рис. 1/.

Получена, являгоиеся составной частью модели подсистемы "оператор", формулы для,-расчета-координат точки £ расположения циклопического глаза оператора относительно системы координат 0ХУ2 /см. рис. 1/

■ ~ - Г * ■У •■

-ГА

2ЛЛ= " И<гШш)П}

где х>у> ^ -координаты точки 6 относительно системы координат, связанной с опорно-двигательным аппаратом головы и шеи оператора, м;

Хш Чхо$ 2, -координаты точки ТОС относительно системы коорди-" ' нат ОХУ . м;

-высота плеча оператора над сиденьем, м; -угол поворота туловища оператора в сагиттальной плоскости вокруг точки ТОС, град.

Непрозрачные ограждения кабины, колонна манипулятора, коник, ходовая система машины создают визуальные помехи для оператора. Углы обзора и степень видимости требуемых объектов наблюдения зависят от расположения глаза оператора, его горизонтального и вертикального утлов зрения и от взаимного расположения элементов конструкции машины.

Сформулированы условия попадания деревьев, находящихся на ленте лэсосеки, в горизонтальные и вертикальные углы обзора с рабочего места оператора при отсутствии непрозрачных ограждений кабины с учетом визуальных помех, создаваемых ходовой системой машины, колонной манипулятора и коником, в следующем виде

Л (( У, < ^ " *< > ¿«сис *

где о(г -горизонтальный угол зрения оператора, град;

^д, -составляющая вертикального угла-зрения оператора, расположенная ниже горизонтальной линии взора, град; -составляющая вертикального угла зрения оператора, расположенная выше горизонтальной линии взора, град;

-угол между плоскостью, проходящей через точку расположения глаза параллельно координатной плоскости УС)2, и отрезком, соединяющим проекции точки расположения глаза на координатную плоскость Х02 и точку расположения основания ¿-го обрабатываемого машиной дерева, град;

Ад -угол между отрезком, соединяющим точку расположения глаза с ее проекцией на координатную плоскость 102, и отрезком, соединяющим точку расположения глаза с точно;"; расположения основания ¿-го обрабатываемого машиной дерева, град;

-вертикальный угол обзора с рабочего места оператора /-го обрабатываемого дерева, расположенного на ленте лесосеки. град;

^.д-угол между отрезком, соединяющим точку расположения глаза с ее проекцией на координатную плоскость 102. и отрезком, соединяющим точку расположения глаза с точкой пересечения линии кромки ходовой системы машины с плоскостью, содержащей точку расположения глаза и ¿-ое обрабатываемое дерево, град;

о(м -горизонтальный угол обзора колонны манипулятора, град;

о<ме-угол между отрезком, соединяющим точку расположения глаза с точкой оси симметрии колонны манипулятора на уровне расположения глаза, и отрезком, соединяющим точку распо-лозения глаза с ее проекцией на координатную плоскость Ш, град;

о<№м-горизонтальный угол обзора коника, град; ■ ¿¡¡сне "Угол между отрезком,. соединяющим точку располскения глаза с ближайшей к ленте лесосеки точкой коника на уровне расположения глаза,, и отрезком, соединяющим точку расположения глаза с ее проекцией на координатную плоскость ХОУ,. град.

Наличие непрозрачных ограждений кабины создает для оператора дополнительные визуальные помехи, "Добавляющиеся'к помехам-,--создаваемы?.! элементами конструкции машины. Поэтому к условиям /б/ добавляются условия попадания ¿-го дерева в горизонтальные и вертикальные углы обзора через £-тое прозрачное ограждение кабины в следующем виде

К- л (№ -Л*)л О* & -М /?/

где -горизонтальный угол сбзора через ^,-тое прозрачное ограждение кабины, град;

¿Р -угол мехду отрезком, соединяющим точку расположения гла-, за с крайний правой точкой ^ -го прозрачного.-ограждения кабины /если оператор сидит лицом к рычагам управления технологическим оборудованием/ на уровне расположения глаза, к отрезком, соединяющим точку расположения глаза с ее проекцией на координатную плоскость ХОУ, град; -вертикальный угол обзора через ^ -тое прозрачное ограждение кабины при обработке ¿'-го дерева, град; -угол между отрезком, соединяющие точку расположения глаза с ее проекцией на координатную плоскость Х02, и отрезком, соединяющим точку расположения глаза с точкой пересечений никней стороны у. -того прозрачного ограждения кабины с плоскостью, проходящей через точку расположения глаза к С -ое обрабатываемое дерево, град.

При этом учитываются условия попадания ¿-го дерева в зону действия манипулятора

Ум, ««ад, /8/

где ¿¡1 -угол между плоскостью, проходящей параллельно координатной плоскости У02 через проекцию центра основания колонны манипулятора ка координатную плоскость Х02,- и отрез- / ком, соединяющим проекцию центра основания колонны манипулятора на координатную плоскость Х02 с точкой располо-' жения основания ¿-го обрабатываемого-дерева, град; ■ 1}н -угол поворота манипулятора, град;

^ -радиус вылета ..манипулятора при обработке '¿-го, дерева, м; ;

1т1п -минимальный радиус вылета манипулятора, .и;

^^..-максимальный радиус вылета манипулятора, м.

Так;иг образом, формулы /1/-/3/, /5/—/8/ определяют основные параметры, характеризуйте пространство обзорности, представленное нй г, и с. 1, и позволяют, разработать-имитациошфэ; математическую модель, . описывающую зависимость ыезду.обзорностью системы "оператор-маакна-лесосека" и ее '.производительностью. Количественная оценка обзорности системы Иоператорчйашина-лесосёкаи;:произврдится по формуле- /4/.

Четвертая глава.посвящена', практической реализация■результатов..

■оделирования обзорности самоходных лесозаготовительных машин.

Описана программная реализация алгоритма моделирования обзорности системы "оператор-машина-лесосека". Указанный алгоритм позволя-!т рассчитывать значения целевой функции при работе машины по заяан-юй технологической схеме. Разработаны для- персональных ЭЕ.Л программы расчета обзорности, написанные на алгоритмическом языке ФОРТ-'АН-77. . •

• Описаны экспериментальные исследования, проведенные в прсизвод-:твенных условиях ©ленинского леспромхоза для проверки адекватности разработанной математической модели системы "сператор-машина-лесо-:ека" с использованием валочно-трелевочной машины J3I-58. В процессе ^следований размеры прозрачных ограждений кабины уменьшались. при этом, были приняты шесть вариантов размеров оконных проемов /рис. 2а. 16,. 2в, 2г, 2д, 2е/. Оператор компенсироват ухудшение обзорности jaiuioHCM туловища вперед,- причем при варианте размеров оконных проемов, с&ответствуищем рис.'2з, произошел срыв операторской деятельности. В процессе 'работы измерялись угловые параметры рабочей позы зператора. время цикла обработки дерева и- время переезда машины со зтоянки на стоянку. • ' ■ '

• Ддл исслэдованных вариантов обзорности, с использованием полу-четшх пз 'эксперимента данных, рассчитаны значения целевой функции, это позволило получить числовую оценку.обзорности валочно-трелевоч-воЯ машины Ж1-58. Расчеты .показали,, что при одинаковой обзорности для оператора з'вариантах, соответствующих,рис. 2а-2д, величина относительной погрешности значешйцелеЕОй функции, не превышает 14% /рис. '3/ :: "лрагстер изменения значений целевой чфункции соответствует физическому ■ смыслу сбзорксст-ii /рис. 4/. Поэтому разработанная ^этеглатэтеская модель адекватно описывает реальную валочно-треле-~ç'4Hyv машнь*у Л1-5.8,, рассматриваемую как система "оператор-машина-лесосезд".. ■

ПЛ22Я_1Д223 посвяцена разработав практических рекомендаций.

Результаты йроведенгг^х исследований позволили разработать методику инженерного'расчета параметров обзорности самоходных лесозаго-т'озителышх'калин на стадии их'проектирования.

, С использованием разработанной методики и программ расчета обзорности на ЭВ..4 проанализирована обзорность' кабин валочно-треле-вочных машин Л1-53 и ЛЯ—49 /рис. Б, 6, 7, 8/. Анализ расчетов пока-

Шн

С,1н

'с.2. Варианты размеров оконных проемов кабины валочно-трелевочно: машины ЛП-58 к угловых параметров рабочей позы оператора пр:

экспериментальных исследованиях.

Рис.3. Зависимость значения целевой функции от варианта обзорности при компенсации оператором ухудшения обзорных свойств машины изменением рабочей позы.

5-10 ■

- 1

1 1 1 1

I 1

60

70

20

90

V»

й ГЦАЛПЮ су ществьюисн

ХЯииИ1

-Р.ЧА

Рис.4. Зависимость значений целевой функция от величины сухарного горизонтального уг.'л1 обзора через задний оконный преем ле?»вй боковой сксннчй проем, лримнкэктай к яациой стенке кабины, при нахождении опегатога п ком-Тортно" рабочей позе.

8Ю'3

У ГО'1

й(о1

В ?£ШНО кйЛИН£

О 0,3 0,4 й? О/ 01 м

Г-/.и.5. Зависимость значений це..звой функции от высоты

непрозрачной части кабины валочно-трелевочной малины Л1-58 под задним оконным проемом.

7/о

б/о-

г - - •

1 1 1 1 |

1 1 1 1 ! 1 \ N 1.

Р1Г.ОН 1 АМ 1 г'оиу I СнА^£Тс9 ■■РОйАКиЦ "1 1 1 1 И

V

0.2

0.3

В fiAjta.iv

клейке

ОЛ

Рис.5. Зависимость значений целевой функции о^ высоты нзпроз!ачной части кабины валочно-трелевочной маспны Л1-58 под лены?,'.и боковыми оконными проемами.

4 10*

. ЯМ к тип УЕ1С!, А»? < »ЯНИЯ 1 " ' " ■ 1 1

1 1 1 1

Ь Пя.и*. /<у*172737л5и/й елец не

0 0,5 0,6 0,1 «

Рис.7. Зависимость значений целевой функции от высота непрозрачной части кабины валочно-трелевочной машины ЛП-49 под левым боковым оконным проемом, примыкающим к задней стенке кабины.

С-{о'1 5-.А-*

!

| »**. м(н АЧ 'Ч \

'лях к тире ->л ' | 1

1 1 1 I /

в геялШо

АЙЕиис

о о,{ о,г о,1 <г* о,5 о,е о,1 о,&

м

Рис. 8. Зависимость значений целевой функции-от высоты непрозрачной части кабины валочно-трелевочной машины ЛП-49 под левам боковым оконным проемом, примыкающим к передней стенке кабины.

зал, что размеры прозрачных ограждений их кабин не оптимальны и могут быть улучшены. Реализация указанных рекомендаций смогла бы привести к увеличению производительности машины ЛП-58 до 11$ и Л1-49 до 15:"' при условии нахождения оператора в комфортной рабочей позе.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены в В;ПОлеспром и в акционерном обществе "Коммунар" /г. Пермь/ н виде пакета прикладных программ для ЭВМ и .методики инженерного расчета параметров обзорности самоходных лесозаготовительных машин на стадии их проектирования. Ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов исследований составит 2632127 руб. на одну ва-лечно-трялзвочную маши.чу Ж-58 в год /в ценах Ш квартала 1985 г./.

вывода И РЕКО:ЛЕКД.Ш."л

1. Анализ отечественных VI зарубежных литературных источников показывает, что применяемые в настоящее время методы определения обзорности лесозаготовительных машин не приемлемы для целей ее улучшения на стадии проектирования.

Г:. Разработан математический аппарат, позволивший представить систему "о-;огатог-машина-лесосека" в виде взаимосвязанной модели для изучения с по-.-:оаь» метода имитационного моделирования процесса функционирования системы при работе машины но заданной технологической схеме с учетом фактора обзорности,

5. Разработан и обоснован критерий оптимальности параметров об-перностп Д.1Я самоходных лесозаготовительных машин.

4. Разработан и обоснован метод расчета параметров обзорности • с-.'моходккх лесозаготовительных машин, рассматриваемых как система "оле;зтор-машина-лесосека".

5. Разработан едгогиг:.; моделирования обзорности лесозаготови-тс.-.ььой системы "оператор-:;'.ашпнз-лесойека" применительно к мавинам мазику,?* горного типа. -

6. газг;абота.ч для ЗЗУ. пакет програ:« расчета параметров обзорности системы "оператор-машина-лесосека" манппуляторного типа на'стадии ее проектирования.

7. Доказана адекватность разработанной математической модели системы "оператор-машина-лесосека" канипуляторного типа реально '?ужгшн:рупцей системе на 'примере валочно-трелевочной машины ЛП-58.-

8. Разработана методика инженерного расчета пасэкзтссв обзосно-сти самоходных лесозаготовительных жин ¡¿•анипул^тс-ного типа па стадии их проектирования.

9. С использованием разработанных методики и пакета ¡л:сггам;г; для 23.М проанализированы параметры обзорности валочно-трелсзоч.члх малин ЛП-58 и ЛП-49. Даны оценка этих параметров и практические рекомендации их совершенствования. Реализация указанных рекомендаций смогла бы привести к увеличению производительности машины Л1-58 до 11$ и ЛП-49 до 15/1 при условии нахождения оператора в кскт.сртноп рабочей позе.

10. Внедрение результатов исследований реализовано в ВНПОлесг.ром и в акционерном обществе "Коммунар" /г. Пермь/ в виде пакета прикладных программ дЛя ЗВ.'Л л методики инженерного расчета аа^аметроь обзорности самоходных лесозаготовительных машин на стадии их проектирования.

11. Ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов исследований составит 2832127 руб. на одну валочно-грелевочкую машину Л1-58 в год /в ценах Ш квартала 1993 г./.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Мельников И.К., Обливин В.Н., Перельмутер Ю.К. Совершенствование процесса проектирования параметров обзорности лесозаготовительных машин. Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического совещания "Повышение эффективности производства в лесной промышленности ч лесном хозяйстве на основе АСУ", Москва, 1986 г., с. 152-154.

2. Мельников И.Н., Перельмутер Ю.Н., Ромашкин Н.Д. Задач1.: развития азт: лдизированного обликозого проектирования лесозаготовительных маднгн. Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического совещания "Повышение эффективности производства в лесной промышленности и лесном хозяйстве на основе АСУ", Москва, 1983 г.. с. 167-188.

3. Мельников' К., Облизин В.К. Метод расчета с использованием ГЗ.: производительности лесосечных машин манилуляторного типа, рассматриваема как система "человек-машина-среда" /на примере ваючко-тгс.:;.-зочной мздглны Я1-49/. Тезисы докладов каучко-техническсп ток^-р : "Автоматизация в лесном аапаностроенхл", Сзласпплс. 1988 г., с.

4. Облизни В.й., Мельников й.Н. Компьютерный метод гесоичк ¡.ре^лл :: обзсгкостп лесозаготовительных мдалн. Библиографически-': укзззг- ль "«Егпснаговакнкз научные габотн", Мссхва. ЗЛЬХМ, 19БЬ г., .'.' 3,

с. 125, лл. 23.С3.88, 2194-лббЗ.

5. Мельников И.Н., Обливин В.Н. Выбор критерия для задачи оптимального проектирования обзорности лесозаготовительных систем "человек-машина-среда" манипулнторного типа. Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического совещания "Эргономика и научно-технический прог-tecc в лесной промышленности к лесном хозяйстве", "осхза, 1989 г., с. 3-1 С.

6. Мельников И.Н., Сблавин В.Н. Расчет критерия для оптимального проектирования обзорности лесозаготовительных систем "человек-машина-среда" манипуляторного типа. Тезисы докладов Всесоюзного научно-тг хн/.ческого совещания "Рргономика и научно-технический прогресс в лесной промышленности и лесном хозяйстве", Москва, 1969 г., с. 3-6.

7. Мельников 'АЛ'-.., Сблйзин В.Н. Решение задачи оптимального проектирования обзорности лесозаготовительной системы "человек-машина- , о;-. да" ^иклул.горюл'о типа. Материалы Всесоюзного научно-технического совещания "Совершенствована- системы автоматизированного про- ■ с:-:-; лгоган'ля при технологической подготовке производства машиностроительной продукции", Зкслресс^ийорм./Лесоэксплуатация.и лесосплав, Москва, 1990 г., ьып. 20, с. 20-22.