автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Обоснование параметров двухпоточного фрикционного предохранителя лесных фрезерных почвообрабатывающих машин

На правах рукописи

Журавлёв Иван Николаевич

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДВУХПОТОЧНОГО

ФРИКЦИОННОГО ПРЕДОХРАНИТЕЛЯ ЛЕСНЫХ ФРЕЗЕРНЫХ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ МАШИН

05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 5 ДЕК 2011

Воронеж-2011

07958489

Работа выполнена в Федеральном бюджетном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия» (ВГЛТА).

Научный руководитель: Научный консультант:

доктор технических наук, профессор

Карамышев В. Р.

доктор технических наук, профессор Попиков П. И.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Посметьев Валерий Иванович

доктор технических наук, профессор Цыпук Александр Максимович

Ведущая организация:

ГНУ Всероссийский научно-исследовальский институт агролесомелиорации Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится «30» декабря 2011г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.034.02 при ФГБОУ ВПО Воронежская государственная лесотехническая академия (394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, зал заседания - аудитория 240).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «ВГЛТА».

Автореферат размещен на официальном сайте ВАК Минобрнауки РФ: http://vak.ed.gov.ru/

Автореферат разослан «29» ноября 2011г.

Ученый секретарь диссертационного совета /¿/^^ Скрыпников А. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Согласно статье 62 «Лесовосстановле-ние» Лесного Кодекса РФ лесовосстановление проводится на вырубках, гарях, прогалинах иных пригодных для лесовосстановления землях. В зависимости от лесорастителыюй зоны предусматриваются различные способы подготовки почвы (сплошная обработка, частичная обработка почвы и т.д.). В лесостепной зоне РФ основная и дополнительная обработка почвы на вырубках производится с применением лемешных, дисковых и фрезерных орудий. Лемешные орудия обеспечивают качественную обработку почвы, но плохо преодолевают препятствия в виде пней, корней, порубочных остатков и др. Дисковые орудия хорошо преодолевают препятствия, но не достаточно рыхлят почву и уничтожают травянистую растительность. Фрезерные машины (лесные фрезы и фрезерные культиваторы) интенсивно рыхлят почву, измельчают травянистую растительность, но при наезде на препятствия ножи выходят из строя из-за несовершенства предохранительных устройств.

На существующих лесных фрезерных почвообрабатывающих машинах применяется громоздкий механический привод, включающий карданный вал конический и боковой редукторы, соединенные промежуточным валом с зубчатыми муфтами, через которые крутящий момент передается на массивный фрезерный барабан с индивидуальными фрикционными предохранителями на каждой ножевой секции. При встрече рабочих органов с препятствиями из-за больших инерционных масс возникают резкие динамические нагрузки с большой интенсивностью нарастания и фрикционы не успевают срабатывать, что приводит к поломкам ножей. Более перспективным, на наш взгляд, является центральный привод фрезерных барабанов с двухпоточным предохранительным устройством, при котором крутящий момент на валах фрезерных барабанов уменьшается в два раза, что позволяет значительно снизить их металлоемкость, а в отдельных случаях отказаться от индивидуальных фрикционов. Однако, исследований, касающихся динамики срабатывания двухпоточных предохранителей, с учетом параметров привода фрезерных барабанов и характеристик препятствий проведено недостаточно. Поэтому тема диссертационной работы, направленная на изучение динамической нагруженности лесных фрезерных машин, защищенных от перегрузок двухпоточными предохранителями, является актуальной.

Работа выполнена в Воронежской государственной лесотехнической академии на основе госбюджетной темы «Совершенствование узлов и деталей машин оборудования лесного комплекса» (рег.№ 01.2.00105363).

Степень разработанности проблемы. Вопросами исследований технологических процессов обработки почвы с использованием фрезерных машин с предохранительными устройствами занимались такие ученые как И.М. Зима, Т.Т. Малюгин, А.И. Баранов, П.С. Нартов, В.Р. Карамышев, И.М. Бартенев,В.Н. Винокуров, Ю.М. Жданов, Ф.В. Пошарников, Л.Т. Свиридов, В.И. Посметьев, М.В. Драпалюк, П.И. Попиков, В.В. Цыплаков, A.M. Цыпук, В.И. Казаков и др.

Из анализа теоретических исследований параметров существующих

фрезерных машин следует, что наиболее перспективными являются фрезерные машины, оснащенные предохранительными устройствами. Однако, рабочие процессы фрезерных машин с двухпоточными предохранительными устройствами недостаточно исследованы, нет четкого представления о том, какими должны быть кинематические, геометрические и динамические параметры.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является повышение эффективности рабочих процессов лесных фрезерных машин путем обоснования параметров двухпоточного фрикционного предохранителя.

В соответствии с поставленной целью в диссертации решаются следующие основные задачи:

- разработать математическую модель рабочего процесса лесной фрезерной машины с двухпоточным предохранителем;

- обосновать оптимальные параметры двухпоточного предохранителя, обеспечивающие высокую эффективность защиты рабочих органов от поломок;

- получить экспериментальные закономерности взаимодействия фрезерных барабанов с препятствиями и процесса срабатывания двухпоточного предохранителя;

- разработать экспериментальный образец лесной фрезерной машины с двухпоточным предохранителем, провести испытания и обосновать технико-экономическую эффективность.

Предмет и объект исследования. Объектами исследования являются фрезерные рабочие органы, двухпоточный предохранитель, система привода, почва, пни.

Предметом исследования являются математические модели, методы и алгоритмы поиска оптимальных конструктивных и технологических параметров.

Методологическая, теоретическая и эмпирическая база исследования. Теоретические исследования основывались на математическом моделировании рабочих процессов лесной почвообрабатывающей фрезерной машины для обработки почвы на вырубках. Решение систем дифференциальных уравнений осуществлялось с применением численного интегрирования на ЭВМ. Диссертационная работа и выводы основаны на фактическом материале, полученном при проведении стендовых лабораторных и производственных полевых испытаний. Достоверность полученных результатов обеспечена большим объемом выполненных экспериментальных исследований, достаточной точностью их определения с использованием современных методов испытаний, оборудования и ЭВМ, сходимостью экспериментальных и теоретических данных.

Научные результаты, выносимые на защиту:

1. Математические модели процесса перегрузки лесной фрезерной машины, позволяющие обосновать оптимальные параметры и режимы работы.

2. Оптимальные параметры двухпоточного предохранителя и режимы его работы, позволяющие усовершенствовать конструкцию лесной фрезерной машины и повысить эффективность рабочего процесса.

3. Закономерности взаимодействия фрезерного барабана с препятствием и срабатывания двухпоточного предохранителя, позволяющие оценить снижение динамической нагруженности и повышение качества обработки почвы в зависимости от различных конструктивных и технологических параметров двухпоточного предохранителя и элементов привода.

4. Рекомендации по проектированию лесной фрезерной машины с двухпоточным предохранителем, обеспечивающие ее эффективное применение при обработке почвы на вырубках.

Научная новизна результатов исследования:

1. Разработана математическая модель процесса перегрузки лесной фрезерной машины, отличающаяся тем, что учитывает параметры нового двухпоточного предохранительного устройства и характеристики препятствий.

2. Обоснованы параметры двухпоточного предохранителя и режимы его работы, отличающиеся оптимальными значениями, полученными по критериям минимальной динамической нагруженности и качества обработки почвы.

3. Получены закономерности взаимодействия фрезерных барабанов с препятствиями и процесса срабатывания двухпоточного предохранителя, отличающиеся учетом моментов инерции и частоты вращения фрезерных барабанов, жесткости привода и препятствий, времени срабатывания предохранителя, физико-механических свойств фрикционных материалов и препятствий.

4. Установлен принцип компоновки двухпоточного предохранителя в системе привода лесной фрезерной машины, отличающийся снижением динамической нагруженности и точностью срабатывания.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость заключается в установлении влияния конструктивных и технологических параметров двухпоточного предохранительного устройства на работу лесной фрезерной машины; получении математической модели рабочих процессов машины; разработке нового двухпоточного предохранительного устройства, защищенного патентами на полезные модели №36599 и № 49668.

Разработанные на основе математического моделирования алгоритмы, программы для ЭВМ, рекомендации по выбору параметров двухпоточного предохранительного устройства используются в научно-исследовательских институтах ГНУ ВНИАЛМИ, в конструкторском бюро ЦОКБлесхозмаш, в учебно-опытном лесхозе ВГЛТА и в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» при подготовке инженеров лесотехнического профиля.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Полученные научные результаты соответствуют п. 5 области исследования «Обоснование и оптимизация параметров и режимов работы лесозаготовительных и лесохозяйственных машин» паспорту специальности 05.21.01 -Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства.

Апробация и реализация результатов диссертации. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава Воронеж-

ской государственной лесотехнической академии (2005-2010 гг.), на технических советах ВНИАЛМИ, ЦОКБлесхозмаш, а также заседаниях кафедры деталей машин и инженерной графики ФГБОУ ВПО «Воронежской государственной лесотехнической академии».

Публикации. Основные научные результаты диссертации опубликованы в 14 научных работах, в том числе 3 работы - в изданиях, включенных в перечень российских рецензируемых научных журналов, 1 публикация без соавторов, 2 патента на полезные модели.

Структура диссертации. Общий объем диссертационной работы представлен на 190 страницах, включающих 180 страниц основного текста, состоящих из введения, пяти разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников, включающих 110 наименований, 5 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, определены цель и задачи работы, сформулированы научные положения, выносимые на защиту, представлена научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первом разделе проведен анализ исследований фрезерных машин, применяемых для обработки почвы и ухода за лесными культурами, сформулированы задачи исследований.

Вопросами технологических процессов обработки почвы с использованием фрезерных машин с предохранительными устройствами занимались такие ученые как И.М. Зима, Т.Т. Малюгин, А.И. Баранов, П.С. Нартов, В.Р. Карамышев, И.М. Бартенев,В.Н. Винокуров, Ю.М. Жданов, Ф.В. Пошарников, JI.T. Свиридов, В.И. Посметьев, М.В. Драпалюк, П.И. Попиков, В.В. Цыплаков, A.M. Цыпук, В.И. Казаков и др.

Из анализа теоретических исследований параметров существующих фрезерных машин следует, что наиболее перспективными являются фрезерные машины, оснащенные предохранительными устройствами. Однако, рабочие процессы и параметры двухпоточных предохранительных устройств лесных фрезерных почвообрабатывающих машин с центральным приводом недостаточно исследованы.

Во втором разделе приводятся обоснование параметров процесса взаимодействия рабочих органов лесной фрезерной машины, оснащенной двухпоточным предохранительным устройством, с препятствиями и почвой при подготовке почвы на вырубках.

Для совершенствования рабочего процесса обработки почвы на вырубках предложены новые конструктивно-технологические схемы фрезерных почвообрабатывающих машин с центральным приводом и двухпоточным предохранительным устройством фрикционного типа, рекомендуемых для лесных фрез для полосной обработки почвы на вырубках и фрезерных культиваторов для междурядной обработки лесных культур (свидетельства на полезные модели №36599, №49668) (рисунок 1).

При встрече рабочих органов с препятствиями одного из фрезерных барабанов срабатывает двухпоточный предохранитель и один фрезерный барабан останавливается за счет пробуксовки фрикционных поверхностей, а затем опять включается в работу. При этом фрезерный барабан без индивидуальных предохранителей обладает меньшим моментом инерции, поэтому быстрее останавливается при встрече с препятствием, снижая динамические нагрузки, и быстрее раскручивается, уменьшая длину огрехов после остановки. Создание подобного технологического режима работы фрезерных машин возможно при усовершенствовании конструкции двухпоточных предохранительных устройств.

О

1

2 \

Рисунок 1 - Конструктивно-технологическая схема лесной фрезерной машины с двухпоточным предохранительным устройством с центральным приводом (рис. 1, а) и двухпоточный предохранитель (рис. 1, б):

1 - барабан; 2,3 - валы; 4 - ножи; 5 и 6 -полумуфты; 7 - фрикционные диски; 8 - центральный диск с зубчатым венцом; 9 - нажимные диски; 10 - штифт; 11 - пружина; 12 - болт; 13 - защитный кожух; 14- резиновые втулки.

Для теоретического исследования работоспособности предлагаемой машины и определения ее оптимальных конструктивных и эксплуатационных параметров разработана математическая модель рабочего процесса. Для оценки динамической нагруженности лесных фрезерных машин, имеющих двухпоточные предохранители фрикционного типа, с достаточной точностью можно использовать трехмассо-вую расчетную схему, обладающую переменной структурой (рисунок 2).

Наиболее неблагоприятным случаем перегрузки является режим стопорения рабочего органа. Первая фаза стопорения рабочего органа при встрече с пнем может быть использована для нахождения начальных условий доя второй фазы. Во второй фазе как раз и возникают максимальные динамические нагрузки, т.е. начало относительного перемещения ведомой полумуфты. Если перегружен один рабочий орган, то стопорится масса с моментом инерции /2. Система преобразуется из трех-массовой в двухмассовую с заделкой (рисунок 2, Б, I).

Дифференциальные уравнения движения лесной фрезерной машины запишутся в виде:

——- —_ Ш 1

СП у 1 г 1 Я * »* гп

1

а)

(1\Ф\ + Р\Ъ (ФгФ3) + С13 (.<Р\-Фъ)+ Р\2 <Р\ + С\2 (р\=МР\

[ЬЯ- Рп (Ф\-Фъ)-Си {(¡\-<Р}) = -мсг , (1)

где /, и /3- моменты инерции соответственно центральной массы и левого рабочего органа - массы 3;

Сп и С13-коэффициенты жесткостей упругих звеньев системы;

Р\ 2 и Р\ з - параметры демпфирующих сопротивлений;

(рх и - углы закручивания упругих звеньев;

МР-момент движущихся сил (рабочий момент);

А/0 - момент сопротивления, действующий на правый рабочий орган- массу 3. При перегрузке одновременно двух рабочих органов (мгновенное стопорение масс 2 и 3), система становится одномассовой с двумя заделками (рисунок 2, В, I). В этом случае первая фаза движения опишется дифференциальным уравнением

1\Ф\ + Ф\ (Р\2 + Аз) + (сп +С13)=МР, (2)

Рисунок 2 - Эквивалентные расчетные схемы динамической системы лесной фрезерной машины с двухпоточ-ным предохранителем фрикционного типа: А - до перегрузки; Б - перегружен один рабочий орган; В - перегружены два рабочих органа: а, в - ведомые части системы; б -ведущие части системы; I - первая фаза; II - вторая фаза

При моделировании взаимодействия с почвой момент сопротивления имеет как постоянную составляющую, так и периодически изменяющуюся составляющую, обусловленную поочередным вхождением в почву ножей фрезерных барабанов и определяются по формулам:

Мс2{(р2) = Мобр пах{М<р2 ■ ^ - 3)

обр.тах

/

вт

V V

2 к

+ с1.

обр.

(4)

ГДе Мобрлтах — амплитуда момента сопротивления обработке; N,1) - количество секций в фрезерном барабане; N.1 - количество ножей в одной секции;

скр. - доля постоянной составляющей по отношению к периодической составляющей.

При моделировании взаимодействия с препятствием дополнительный момент

М.р, действующий на фрезерный барабан, рассчитывается следующим образом:

Кр (<Pl ) = С„р {<Pl - Фпр.min }+ Pnp«h , (5)

где Спр и p.ip - угловые коэффициенты жесткости и демпфирования.

Компьютерный эксперимент с моделью заключается в имитации встречи одного из фрезерных барабанов или одновременно двух со стопорящим препятствием. При этом фиксируются временные зависимости угловой скорости фрезы ca>(t), момента сопротивления вращению фрезы M2(t), угла закручивания вала фрезы Acpi:(t) (рисунок 3).

Обнаружено, что при значениях J2 меньших базового значения 5 кг-м2 (случай, соответствующий использованию фрезерного барабана без индивидуальных фрикционных предохранителей), максимальный момент на валу Мь™ приблизительно постоянен и составляет около 155 Нм, а при значениях J2, больших 5 кг-м2, момент М2ши линейно возрастает с увеличением J2.

о2(0, Ш, Л92Ю

Л_( АфаМ I7

| У^ , [ V

Рисунок 3 -Графики угловой скорости фрезы а2{{), момента сопротивления вращению фрезы МпО), угла закручивания вала фрезы ДфгИ, которые выводятся на экран.

При

О

моменте инерции 12=7кг м", соответствующему фрезерному барабану с индивидуальными предохранителями,

максимальный момент составляет около 200 Нм, т.е. в 1,4 раза выше (Рисунок 4).

Нм

200 150 100

¿Ьрпш,,

1радусы

5,25.0 4,Я 4.6

J2. кг-м

J2, кг-м2

Рисунок 4 - Зависимости максимального момент на валу Мгтах (а) и максимального угла закручивания Дфпвх (б) от момента инерции барабана почвообрабатывающей фрезы

Момент инерции фрезерного барабана определяет собственную частоту колебаний упругой системы вал - фрезерный барабан, поэтому при различных моментах инерции характер колебаний, возникающих при встрече с препятствием и рас-гоне после схода с препятствия, различен (рисунок 5). Кроме этого, увеличение момента инерции приводит к увеличению времени разгона барабана после преодоления препятствия (участки зависимости ю2ф становятся более пологими в интервале I > 0,9 с). Для фрезерной машины с моментом инерции 12=5,25 кг м2 время разгона составляет 0,1 сек., для 1г=7,5 кг м2 время разгона 0,2 сек., что увеличивает величину огреха после срабатывания предохранителя.

с

1000 6000 90СЮ Мм. Нм Оптмальнвя область

012(1), рад/с

Рисунок 5 - Характер вращения фрезерного барабана при встрече с препятствием зависит от

момента инерции ^

На основе математической модели в ходе компьютерного эксперимента проведена двухфакторная оптимизация, которая предоставляет возможность графически изобразить поверхность отклика и провести ее визуальный анализ (рисунок б).

Оптиьильная область

20 3 0 С,2, 1Й< <Н-мфзд

.»2 =15,00 кг М-^2 = 5,25 КГ-М2 Л = 0,75 кг-мг

Ко», Пик хсфал2 1050

Рисунок 6 - Поверхности отклика к оптимизации параметров фрезерной почвообрабатывающей машины и благоприятные области факторного пространства (С12, |312)и (Мм, Кш) на поверхностях отклика

В качестве границ между благоприятной и неблагоприятной областями выбраны следующие изолинии: для функции Мпих(С|2, (За) изолиния 164 Нм; для ТР(Са, (З12) изолиния 0,33 с.

В качестве границ между благоприятной и неблагоприятной областями выбраны следующие изолинии: для функции Мшх(Мм, Кш) изолиния 173 Н-м; дня

Лфггах(Мм, Кш) изолиния 7,7°; дня ТР(Мм, Кц) изолиния 0,43 с.

Анализ конфигурации благоприятных областей в факторном пространстве (Си, ßu) позволяет сделать следующие выводы. При выборе материала и диаметра вала необходимо учитывать то, что оптимальная жесткость вала С12 составляет от 10000 до 22000 Н-м/рад при угловом коэффициенте демпфирования ßu от 10 до 200 Нм -с/рад;

Анализ конфигурации благоприятных областей в факторном пространстве (Мм, Кш) показал, что при выборе материалов и конструкции узла трения необходимо учитывать тот факт, что оптимальный регулировочный момент Мм составляет от 600 до 4000 Н-м при коэффициенте вязкого трения Кед от 450 до 850 Н-м-с/рад2.

В третьем разделе изложена программа экспериментальных исследований, описаны применяемое оборудование и методика проведения исследований.

Разработан лабораторный стенд (рисунок 7), который дает возможность имитировать перегрузку, как левой части фрезерного барабана, так и правой или обеих сразу, вследствие чего происходит срабатывание предохранителя.

Рисунок 7 - Лабораторный стенд для испытания двухпоточных предохранительных муфт лесных

фрезерных машин.

1 - станины, 2 - стойки, 3, 11 - масса, 4 - вал, 5 - шкив, 6 - двухпоточный предохранитель, 7 - электродвигатель, 8 - вал, 9 - шарикоподшипники ,10- выключатель

Перед началом исследований двухпоточного предохранительного устройства проводилась его регулировка на заданный момент срабатывания гайками. После регулировки под рабочие органы устанавливались выдвижные стопорящие приспособления. Количество стопорящих приспособлений зависело от того, сколько сторон (правую, левую или обе вместе) нужно было подвергнуть перегрузке. Включение стенда осуществлялось переносным пультом кнопочного управления. При экспериментальных лабораторных исследованиях была использована аппаратура, позволяющая фиксировать все динамические процессы и усилия, возникающие в процессе срабатывания двухпоточного предохранительного устройства, а также произвести замер крутящих моментов валов стенда.

В четвертом разделе приведены результаты экспериментальных исследований динамических нагрузок, возникающих в момент срабатывания и пробуксовки предохранительного устройства с обычными фрикционами, а также с двухпоточ-ным предохранителем при перегрузке левой, правой или двух вместе частей фрезерного барабана лесной фрезерной машины.

Произведено экспериментальное исследование точности ограничения нагрузки серийным и разработанным предохранительным устройством. Результаты экспериментальных исследований позволили определить коэффициенты относительной точности срабатывания: к = и построить зависимость от выбран-

Г Мм

ного процента числа включений, диаграммы изменения коэффициентов точности срабатывания (Рисунок 8). Эксперименты показали, что коэффициент относительной точности срабатывания двухпоточного предохранительного устройства Кт = 1,39, для серийного предохранительного устройства Кт = 1,82.

Рисунок 8 Распределение коэффициента точности срабатывания

Для серийного предохранительного устройства около 52 % выключений соответствуют коэффициенту точности срабатывания 1Д9...1,43, в то время, как для двухпоточного предохранительного устройства 64 % выключений лежат в более узком диапазоне 1,13...1,29.

При проведении эксперимента момент инерции фрезерного барабана мог быть различным в зависимости от количества дисков, имитирующих секции фрезы составлял 1,95, 3,9, 5,85 и 7,8 кг-м2. С каждым значением Ь проведены эксперименты для двухпоточного предохранительного устройства и серийных фрикционов. Зависимость Мгпих (1г) является возрастающей. Это связано с тем, что более инертный фрезерный барабан при ударе оказывает большее динамическое влияние на соединенный с ним вал. Двухпоточное предохранительное устройство в среднем в 1,4 раза уменьшает максимальный момент по сравнению с серийным устройством. Можно говорить о хорошем совпадении теоретических и экспериментальных результатов, так как максимальное отличие не превышает 11 %, и, кроме того, хорошо воспроизводится характер изменения кривой (Рисунок 9).

Рисунок 9 - Влияние момента инерции почвообрабатывающей фрезы на максимальный момент Магах: ■ - ПУ с индивидуальным предохранителем; • - ПУ с двухпоточным предохранителем

Проведены эксперименты с изменением рабочей частоты вращения вала. Использование вариаторного шкива позволило провести эксперименты с частотами 170, 210, 255, 305 и 340 об/мин. При наложении экспериментальных результатов на теоретические, экспериментальные точки распределились в правой части графика Мшх(соо) (рисунок 10). Экспериментальные точки практически накладываются на линейную теоретическую зависимость Мтшх(юо). Максимальный

ПУс редохранип

п\ 1 Г 1 [ т с двухпоточным предохранителем __V Л 1____1__1

/ — -1 1

Г

1 1-

,0-1-1-1->-1-1-1-<-1-Н—

О 20 40 60 80 %

момент для двухпоточного предохранительного устройства в зависимости от частоты вращения в среднем на 10 % ниже, чем для серийного предохранительного устройства. Экспериментальные значения несколько превышают теоретические, при этом средняя величина отклонения составляет около 2 %.

Рисунок 10 - Зависимость максимального момента Мтпвх от частоты вращения фрезы п: ■ - ПУ с индивидуальным предохранителем; • - ПУ с двухпоточным предохранителем

Н'М

)

100" В пятом разделе определена

о----т_„_,___,_ ^ б/мш технико-экономическая эффек-

0 100 200 300 ' тивность применения фрезерной

машины с двухпоточным предохранителем. Были проведены полевые исследования экспериментального образца фрезерной машины с двухпоточным предохранительным устройст-

ВГЛТА. На опытном участке вырубки с пониженными пнями преобладал тип почвы легкий суглинок с твердостью 0,6

Рисунок 11 - Экспериментальный образец фрезерной машины с двухпоточным пре-

дохранительным устройством

МПа и влажностью 18-22%. Экспериментальная фрезерная машина, оснащенная ___________двухпоточным фрикционным предохранителем, агрегатировалась с трактором ЛТЗ-60А в режиме культиватора для междурядной обработки лесных культур (рисунок 11). Полевые исследования лесной фрезерной машины показали, что использование двухпоточного предохранительного устройства позволяет увеличить производительность новой лесной фрезерной машины на 20% за счет сокращения простоев из-за поломок ножей фрезерного барабана и уменьшения длины огрехов после срабатывания двухпоточного предохранителя.

Годовой экономический эффект при внедрении нового экспериментального образца фрезерной почвообрабатывающей машины с двухпоточным предохранительным устройством составляет 20874 рублей при сроке окупаемости дополнительных капитальных вложений 3 месяца.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Анализ технических средств для подготовки почвы и ухода за лесными культурами на вырубках показал, что существующие средства защиты не обеспечивают предохранение рабочих органов от поломок, а для создания нового орудия с

двухпоточным предохранителем проведено недостаточно теоретических и экспериментальных исследований, поэтому разработаны новые конструктивно-технологические схемы лесных фрезерных машин с центральным приводом, оборудованных двухпоточными фрикционными предохранительными устройствами, позволяющие осуществить защиту от перегрузок обеих ветвей привода фрезерных барабанов с возможностью передачи на них как одинаковых, так и разных крутящих моментов. Новизна технических решений защищена двумя патентами на полезные модели.

2. Разработана математическая модель функционирования лесной фрезерной машины, оснащенной двухпоточным фрикционным предохранительным устройством. Модель позволяет по заданным параметрам лесной фрезерной машины и условиям ее эксплуатации определять временные зависимости момента сопротивления фрезерного барабана, угла закручивания вала фрезерного барабана и угловой скорости.

3. Обосновано, что при снижении металлоемкости и моментов инерции фрезерных барабанов с двухпоточным предохранителем на 15% по сравнению с серийными индивидуальными фрикционами максимальный крутящий момент при срабатывании снижается в 1,16 раза, время разгона после срабатывания снижается на 14%, что уменьшает величину огреха.

4. При выборе материала и диаметра вала необходимо учитывать, что оптимальная жесткость вала С\i составляет от 10000 до 22000 Н-м/рад при угловом коэффициенте демпфирования ßia от 10 до 200 Н-м -с/рад, с увеличением коэффициента ßi2 диапазон оптимальных значений С12 смещается в сторону меньших значений, а оптимальный регулировочный момент Мм составляет от 600 до 4000 Н-м при коэффициенте вязкого трения Кщот 450 до 850 Н-м-с/рад2.

5. Экспериментально получены зависимости максимального момента от различных моментов инерции фрезерного барабана и частоты вращения барабана. Результаты исследований показали, что коэффициент относительной точности срабатывания двухпоточного предохранительного устройства Кт = 1,39, а для серийного предохранительного устройства Кт = 1,82. Для серийного предохранительного устройства около 52 % выключений соответствуют коэффициенту точности срабатывания 1,19—1,43, в то время, как для двухпоточного предохранительного устройства 64 % выключений лежат в более узком диапазоне 1,13... 1,29.

6. Даны рекомендации по расчету и выбору основных параметров и основных характеристик двухпоточных предохранительных устройств, которые обеспечат их нормальное функционирование, работоспособность и эффективную зашшу лесной фрезерной машины от перегрузок. Производительность новой лесной фрезерной машины увеличилась на 20 % за счет повышения эффективности защиты рабочих органов от поломок и качества обработки почвы. Годовой экономический эффект составил 20784 рубля. Срок окупаемости 0,24 года.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

В изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России

1. Журавлев, И. Н. Моделирование рабочего процесса лесной фрезерной почвообрабатывающей машины с двухпоточным предохранительным устройством

[Текст] /И. Н. Журавлев, С.В. Понамарев // Вестник КрасГАУ. - 2009. - № 7. - С. 142-146.

2. Журавлев, И. Н. Теоретическое исследование динамики лесной фрезерной почвоообрабатывающей машины с двухпоточным предохранительным устройством [Текст] /И. Н. Журавлев, // Вестник КрасГАУ. - 2009. - № 12. - С. 179-184.

3. Журавлев, И. Н. К расчёту силовых и прочностных характеристик предохранительного устройства фрезерной почвообрабатывающей машины [Текст] / П. Н. Щебльшш, Н. А. Бородин, Р. Г. Боровиков, И. Н. Журавлев // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. -2010. - № 6. - С. 106-108.

Патенты и свидетельства

4. Пат. 36599 РФ, МПК А01ВЗЗ/02. Фрезерная почвообрабатывающая машина [Текст] / Карамышев В.Р., Журавлев И.Н.; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. - № 2003129339; заявл. 06.10.03; опубл. 20.03.04. Бюл. №8.-3 с.

5. Пат. 49668 РФ, МПК А01ВЗЗ/02. Фрезерная почвообрабатывающая машина [Текст] / Карамышев В.Р., Журавлев И.Н.; заявитель и патентообладатель ВГЛТА.-№2005114167/22; заявл. 11.05.05; опубл. 10.12.05. Бюл. № 8.-3 с.

Статьи и материалы конференции

6. Журавлев И.Н. К оценке максимальной нагруженности лесохозяйст-венных машин с двухпоточными предохранительнами устройствами [Текст] / Журавлев И.Н. Деп. в ВИНИТИ 04.04.2005, №447-В 2005. 12с.

7. Журавлев, И. Н. Влияние удельного давления на коэффициент точности срабатывания предохранителя [Текст] / И. Н. Журавлев, В.В. Стасюк, P.A. Кораблев // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления / ВГЛТА. -Воронеж, 2009. - Вып. 14. - С. 57-58.

8. Журавлев, И. Н. Стенд испытания предохранительных муфт ротационных лесохозяйственных машин [Текст] / И. Н. Журавлев, П.Н. Щеблыкин, В.Р.Карамышев // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления / ВГЛТА. -Воронеж, 2003. - Вып. 8. ч.1 - С. 126-127.

9. Журавлев, И. Н. О защите фрезерных почвообрабатывающих машин [Текст] / И. Н. Журавлев, В.Р. Карамышев, Р.Г. Боровиков // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления / ВГЛТА. - Воронеж, 2004. - Вып. 8. ч.1 - С. 12-14.

10. Журавлев, И. Н. Программная реализация математической модели рабочего процесса фрикционной муфты внутреннего типа в приводах [Текст] I И. Н. Журавлев, П.И. Попиков, Л.П. Кондратьев, Н.И. Послухаев // Молодой ученый-2009 / ВГЛТА. - Воронеж, 2009. - Вып. 12. - С. 82-86.

11. Журавлев, И. Н. Фрезерная почвообрабатывающая машина с двухпоточным упруго-предохранительным устройством [Текст] / И. Н. Журавлев,

П.И. Попиков // Лес. Наука. Молодежь-2007/ ВГЛТА. - Воронеж, 2007. -Вып. 12. -С. 203-207.

12. Журавлев, И. Н. Математическая модель функционирования ленточных фрикционных муфт внутреннего типа в приводах лесных машин [Текст] / И. Н. Журавлев, П.И. Попиков, Л.П. Кондратьев, Н.И. Послухаев // Молодой ученый-2009 / ВГЛТА. - Воронеж, 2009. - Вып. 12. - С. 78-81.

13. Пономарев, С. В. Моделирование динамических процессов ротационной машины с инерционно-рубящими рабочими органами [Текст] / С. В. Пономарев, И. Н. Журавлев // Известия Вузов. Северо-Кавказский регион. Математическое моделирование и компьютерная оптимизация технологий. Технические науки. - 2007. - № 5. - С. 27-28.

14. Журавлев, И. Н. Экспериментальные исследования рабочего процесса лесной фрезерной почвообрабатывающей машины с двухпоточным предохранительным устройством [Текст] / И. Н. Журавлев, П. И. Титов, П. И. Попиков // Лесотехнический журнал. - Воронеж, 2011. - № 1. - с. 32-37.

Просим принять участие в работе диссертационного совета Д 212.034.02 или выслать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с подписями, заверенными гербовой печатью, по адресу 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, Воронежская государственная лесотехническая академия, ученому секретарю.

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДВУХПОТОЧНОГО ФРИКЦИОННОГО ПРЕДОХРАНИТЕЛЯ ЛЕСНЫХ ФРЕЗЕРНЫХ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ МАШИН

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печати 28.11.2011г. Заказ № 981 Объем 1,0 усл. п. л. 1. Тир. 100 экз. Отпечатано в РА «Оптовик Черноземья» г. Воронеж, ул. Ленина, 73

Телефон/факс 8-(4732) 53-72-40

Журавлёв Иван Николаевич

Введение.

1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1 Способы и технические средства для подготовки почвы и ухода за лесными культурами.

1.2 Анализ исследований динамики предохранительных устройств фрезерных машин.

1.3 Выводы.

1.4 Цель и задачи исследования.

2. Теоретические исследования рабочего процесса фрезерной машины с двухпоточным предохранительным устройством

2.1 Разработка конструктивно-технологических схем фрезерных машин с двухпоточным предохранительным устройством.

2.2 Обоснование силовых и конструктивных параметров двухпо-точных предохранителей.

2.3 Математические модели рабочих процессов фрезерной почвооб рабатывающей машины и динамическая нагруженность ее элементов при срабатывании двухпоточных фрикционных предохранителей.

2.3.1 Особенности имитационного моделирования.

2.3.1.1 Моделирование обратного сцепления.

2.3.1.2 Моделирование взаимодействия с почвой.

2.3.1.3 Моделирование взаимодействия с препятствием.!.

2.3.1.4 Особенности численного интегрирования.

2.3.2 Программа реализации модели.

2.3.3 Особенности проведения компьютерного эксперимента.

2.3.4 Входные параметры и выходные характеристики математической модели.

2.4 Систематическое исследование функционирования двухпо-точного предохранительного устройства фрезерной маши

2.4.1 Стратегия систематического исследования.

2.4.2 Базовый компьютерный эксперимент с типичными значениями входных параметров.

2.4.3 Влияние механических параметров фрезерной машины на динамическую нагруженность.

2.4.3.1 Моменты инерции вращающихся масс.

2.4.3.2 Вязкоупругие параметры вала.

2.4.3.3 Влияние оснащения предохранителя резиновыми втулками.

2.4.3.4 Влияние частота вращения фрезы.

2.4.4 Влияние параметров почвы и стопорящих препятствий.

2.4.4.1 Физико-механические свойства почвы.

2.4.4.2 Параметры вязкоупругого взаимодействия фрезы с препятствием.

2.4.4.3 Конфигурация препятствия.

2.4.4.4 Расположение стопорящих препятствий на участке вырубки.

2.4.5 Влияние параметров фрикционной пары предохранителя.

2.4.5.1 Регулировочный момент.

2.4.5.2 Характер включения механической связи.

2.5 Оптимизация параметров предохранительного устройства фрезерной машины.

2.5.1 Особенности решения задачи оптимизации.

2.5.2 Оптимизация параметров упругих элементов привода фрезерного барабана.

2.5.3 Оптимизация параметров фрикционной пары предохранителя.

2.6 Выводы.

3. Методика экспериментальных исследований динамической нагруженности фрезерной машины с двухпоточным предохранительным устройством в режиме перегрузки.

3.1 Программа экспериментальных исследований.

3.2 Оборудование, применяемое в экспериментальных исследованиях.

3.2.1 Стенд для лабораторных исследований двухпоточных предохранителей фрезерной машины.

3.3 Методика экспериментальных лабораторных и производственных исследований.

3.3.1 Методика исследования точности ограничения нагрузки и долговечности.

3.4 Измерительная аппаратура. Приборы. Тарировка.

3.5 Обработка и оценка погрешностей опытных данных.

4 Результаты экспериментальных исследований.

4.1 Характер зависимостей максимального крутящего момента от параметров предохранителя и рабочих органов.

4.2 Точность срабатывания.

4.3 Влияние момента инерции фрезерного барабана.

4.4 Влияние частоты вращения фрезерного барабана.

Влияние параметров вязкоупругого взаимодействия фрезы с препятствием.

4.6 Влияние регулировочного момента.

4.7 Надежность работы предохранительного устройства.

4.8 Выводы.

Технико-экономическая эффективность применения фрезер

5. ной машины с двухпоточным предохранителем в производственных условиях.

Анализ результатов испытания экспериментального образца фрезерной машины.

5.1.1 Описание конструкции экспериментального образца.

5.1.2 Техническая характеристика фрезерной машины.

5.1.3 Анализ условий и агротехническая оценка.

Экономическая эффективность применения двухпоточного

5.2 предохранительного устройства на лесохозяйственных фрезерных машинах.

5.3 Выводы.

Актуальность исследования. Согласно статье 62 «Лесовосстановление» Лесного кодекса РФ лесовосстановление проводится на вырубках, гарях, прогалинах иных пригодных для лесовосстановления землях. В зависимости от лесо-растительной зоны предусматриваются различные способы подготовки почвы (сплошная обработка, частичная обработка почвы и т.д.). В лесостепной зонах РФ основная и дополнительная обработка почвы на вырубках производится с применением лемешных, дисковых и фрезерных орудий. Лемешные орудия обеспечивают качественную обработку почвы, но плохо преодолевают препятствия в виде пней, корней, порубочных остатков и др. Дисковые орудия хорошо преодолевают препятствия, но не достаточно рыхлят почву и уничтожают травянистую растительность. Фрезерные машины (лесные фрезы и фрезерные культиваторы) интенсивно рыхлят почву, измельчают травянистую растительность, но при наезде на препятствия ножи выходят из строя из-за несовершенства предохранительных устройств.

На существующих лесных фрезерных почвообрабатывающих машинах применяется громоздкий механический привод, включающий карданный вал конический и боковой редукторы, соединенные промежуточным валом с зубчатыми муфтами, через которые крутящий момент передается на массивный фрезерный барабан с индивидуальными фрикционными предохранителями на каждой ножевой секции. При встрече рабочих органов с препятствиями из-за больших инерционных масс возникают резкие динамические нагрузки с большой интенсивностью нарастания и фрикционы не успевают срабатывать, что приводит к поломкам ножей. Более перспективным, на наш взгляд, является центральный привод фрезерных барабанов с двухпоточным предохранительным устройством, при котором крутящий момент на валах фрезерных барабанов уменьшается в два раза, что позволяет значительно снизить их металлоемкость, а в отдельных случаях отказаться от индивидуальных фрикционов. Однако, исследований, касающихся динамики срабатывания двухпоточных предохранителей, с учетом параметров привода фрезерных барабанов и характеристик препятствий проведено недостаточно. Поэтому тема диссертационной работы, направленная на изучение динамической нагруженности лесных фрезерных машин, защищенных от перегрузок двухпоточными предохранителями, является актуальной.

Работа выполнена в Воронежской государственной лесотехнической академии на основе госбюджетной темы «Совершенствование узлов и деталей машин оборудования лесного комплекса» (рег.№ 01.2.00105363).

Степень разработанности проблемы. Вопросами исследований технологических процессов обработки почвы с использованием фрезерных машин с предохранительными устройствами занимались такие ученые как А.И. Баранов, И.М. Бартенев, В.Н. Винокуров, М.В. Драпалюк, Ю.М. Жданов, И.М. Зима, В.И. Казаков В.Р. Карамышев, Т.Т. Малюгин, П.С. Нартов, П.И. Попиков, В.И. Посметьев, Ф.В. Пошарников, JI.T. Свиридов, В.В. Цыплаков, A.M. Цы-пук, и др.

Из анализа теоретических исследований параметров существующих фрезерных машин следует, что наиболее перспективными являются фрезерные машины, оснащенные предохранительными устройствами. Однако, рабочие процессы фрезерных машин с двухпоточными предохранительными устройствами недостаточно исследованы, нет четкого представления о том, какими должны быть кинематические, геометрические и динамические параметры.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является повышение эффективности рабочих процессов лесных фрезерных машин путем обоснования параметров двухпоточного фрикционного предохранителя.

В соответствии с поставленной целью в диссертации решаются следующие основные задачи:

- разработать математическую модель рабочего процесса лесной фрезерной машины с двухпоточным предохранителем;

- обосновать оптимальные параметры двухпоточного предохранителя, обеспечивающие высокую эффективность защиты рабочих органов от поломок;

- получить экспериментальные закономерности взаимодействия фрезерных барабанов с препятствиями и процесса срабатывания двухпоточного предохранителя;

- разработать экспериментальный образец лесной фрезерной машины с двухпоточным предохранителем, провести испытания и обосновать технико-экономическую эффективность.

Предмет и объект исследования. Предметом исследования являются математические модели, методы и алгоритмы поиска оптимальных конструктивных и технологических параметров.

Объектами исследования являются фрезерные рабочие органы, двухпо-точный предохранитель, система привода, почва, пни.

Методологическая, теоретическая и эмпирическая база исследования. Теоретические исследования основывались на математическом моделировании рабочих процессов лесной почвообрабатывающей фрезерной машины для обработки почвы на вырубках. Решение систем дифференциальных уравнений осуществлялось с применением численного интегрирования на ЭВМ. Диссертационная работа и выводы основаны на фактическом материале, полученном при проведении стендовых лабораторных и производственных полевых испытаний. Достоверность полученных результатов обеспечена большим объемом выполненных экспериментальных исследований, достаточной точностью их определения с использованием современных методов испытаний, оборудования и ЭВМ, сходимостью экспериментальных и теоретических данных.

Научные результаты, выносимые на защиту:

1. Математические модели процесса перегрузки лесной фрезерной машины, позволяющие обосновать оптимальные параметры и режимы работы.

2. Оптимальные параметры двухпоточного предохранителя и режимы его работы, позволяющие усовершенствовать конструкцию лесной фрезерной машины и повысить эффективность рабочего процесса.

3. Закономерности взаимодействия фрезерного барабана с препятствием и срабатывания двухпоточного предохранителя, позволяющие оценить снижение динамической нагруженности и повышение качества обработки почвы в зависимости от различных конструктивных и технологических параметров двухпо-точного предохранителя и элементов привода.

4. Рекомендации по проектированию лесной фрезерной машины с двух-поточным предохранителем, обеспечивающие ее эффективное применение при обработке почвы на вырубках.

Научная новизна результатов исследования:

1. Разработана математическая модель процесса перегрузки лесной фрезерной машины, отличающаяся тем, что учитывает параметры нового двухпо-точного предохранительного устройства и характеристики препятствий.

2. Обоснованы параметры двухпоточного предохранителя и режимы его работы, отличающиеся оптимальными значениями, полученными по критериям минимальной динамической нагруженности и качества обработки почвы.

3. Получены закономерности взаимодействия фрезерных барабанов с препятствиями и процесса срабатывания двухпоточного предохранителя, отличающиеся учетом моментов инерции и частоты вращения фрезерных барабанов, жесткости привода и препятствий, времени срабатывания предохранителя, физико-механических свойств фрикционных материалов и препятствий.

4. Установлен принцип компоновки двухпоточного предохранителя в системе привода лесной фрезерной машины, отличающийся снижением динамической нагруженности и точностью срабатывания.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость заключается в установлении влияния конструктивных и технологических параметров двухпоточного предохранительного устройства на работу лесной фрезерной машины; получении математической модели рабочих процессов машины; разработке нового двухпоточного предохранительного устройства, защищенного патентами на полезные модели № 36599 и № 49668.

Разработанные на основе математического моделирования алгоритмы, программы для ЭВМ, рекомендации по выбору параметров двухпоточного предохранительного устройства используются в научно-исследовательских институтах ГНУ ВНИАЛМИ, в конструкторском бюро ЦОКБлесхозмаш, в учебно-опытном лесхозе ВГЛТА и в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» при подготовке инженеров лесотехнического профиля. Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Полученные научные результаты соответствуют п. 5 области исследования «Обоснование и оптимизация параметров и режимов работы лесозаготовительных и лесохозяйственных машин» паспорту специальности 05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства.

Апробация и реализация результатов диссертации. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежской государственной лесотехнической академии (2005-2010 гг.), на технических советах ВНИАЛМИ, ЦОКБлесхозмаш, а также заседаниях кафедры деталей машин и инженерной графики ФГБОУ ВПО «Воронежской государственной лесотехнической академии».

Публикации. Основные научные результаты диссертации опубликованы в 14 научных работах, в том числе 3 работы - в изданиях, включенных в перечень российских рецензируемых научных журналов, 1 публикация без соавторов, 2 патента на полезные модели.

Структура диссертации. Общий объем диссертационной работы представлен на 190 страницах, включающих 180 страниц основного текста, состоящих из введения, пяти разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников, включающих 110 наименований, 5 приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Анализ технических средств для подготовки почвы и ухода за лесными культурами на вырубках показал, что существующие средства защиты не обеспечивают предохранение рабочих органов от поломок, а для создания нового орудия с двухпо-точным предохранителем проведено недостаточно теоретических и экспериментальных исследований, поэтому разработаны новые конструктивно-технологические схемы лесных фрезерных машин с центральным приводом, оборудованных двухпо-точными фрикционными предохранительными устройствами, позволяющие осуществить защиту от перегрузок обеих ветвей привода фрезерных барабанов с возможностью передачи на них как одинаковых, так и разных крутящих моментов. Новизна технических решений защищена двумя патентами на полезные модели.

2. Разработана математическая модель функционирования лесной фрезерной машины, оснащенной двухпоточным фрикционным предохранительным устройством. Модель позволяет по заданным параметрам лесной фрезерной машины и условиям ее эксплуатации определять временные зависимости момента сопротивления фрезерного барабана, угла закручивания вала фрезерного барабана и угловой скорости.

3. Обосновано, что при снижении металлоемкости и моментов инерции фрезерных барабанов с двухпоточным предохранителем на 15% по сравнению с серийными индивидуальными фрикционами максимальный крутящий момент при срабатывании снижается в 1,16 раза, время разгона после срабатывания снижается на 14%, что уменьшает величину огреха.

4. При выборе материала и диаметра вала необходимо учитывать, что оптимальная жесткость вала С12 составляет от 10000 до 22000 Н-м/рад при угловом коэффициенте демпфирования Р12 от 10 до 200 Нм -с/рад, с увеличением коэффициента fb диапазон оптимальных значений С12 смещается в сторону меньших значений, а оптимальный регулировочный момент Мм составляет от 200 до 400 Н м при коэффициенте вязкого трения Кшот 450 до 850 Н м с/рад2.

5. Экспериментально получены зависимости максимального момента от различных моментов инерции фрезерного барабана и частоты вращения барабана. Результаты исследований показали, что коэффициент относительной точности срабатывания двухпо-точного предохранительного устройства Кт -1,39, а для серийного предохранительного устройства Кт = 1,82. Для серийного предохранительного устройства около 52 % выключений соответствуют коэффициенту точности срабатывания 1,19.1,43, в то время, как для двухпоточного предохранительного устройства 64 % выключений лежат в более узком диапазоне 1,13.1,29.

6. Даны рекомендации по расчету и выбору основных параметров и основных характеристик двухпоточных предохранительных устройств, которые обеспечат их нормальное функционирование, работоспособность и эффективную защиту лесной фрезерной машины от перегрузок. Производительность новой лесной фрезерной машины увеличилась на 20 % за счет повышения эффективности защиты рабочих органов от поломок и качества обработки почвы. Годовой экономический эффект составил 20784 рубля. Срок окупаемости 0,24 года.

1. А. с. 1073507 СССР, МКи А 16 Д 7/02. Фрикционная предохранительная муфта Текст. / В. Р. Карамышев; опубл. 15.02.84, Бюл. №32

2. А. с. 1428861 СССР, МКи А 16Ь 7/02. Двухпоточная предохранительная муфта Текст. / В.Р. Карамышев, М. С. Метальников, Ф. И. Алябьев; опубл. 7.10.88, Бюл. №37

3. Абезин, В. Г. Рабочий орган для основной обработки почвы под бахчевые культуры Текст. / В. Г.Абезин // Тракторы и сельскохозяйственные машины.-2001.- №7-С. 37-39.

4. Альтернативные системы земледелия и их экологическое значение Текст. : учеб. / В. А. Черников, Р. М. Алексахин, А. В. Голубев М.: Колос, 2000. - 535с.

5. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий Текст. : учеб. /Ю.П.Адлер, Е.В.Маркова, Ю.В.Грановский// М.: Наука, 1976. - 279 с.

6. Баранов, А.И. О приводе почвенных фрез (для лесного хозяйства) Текст. / А. И. Баранов, В. В. Цыплаков // Лесн. хоз-во. 1976. -№5. с. 132-135

7. Баранов, А. И. Машины и механизмы для лесного хозяйства Текст. / А. И. Баранов. -М. : Гослесбумиздат, 1962. 380 с.

8. Бартенев, И.М. Борона дисковая клавишная БДК-2,5(3,0) Текст. / И.М. Бартенев, В.И. Вершинин, И.В. Сухов // Лесн. хоз-во. 1996. - № 6. - С.44-45.

9. Бартенев, И. М. Новые машины и технологии для лесовосстановления и защитного лесоразведения Текст. / И. М. Бартенев, О. Г. Климов // Лесное хозяйство. -1990.-№ 10.-С. 45.

10. Бартенев, И. M. Об эффективности предохранителей лесных почвообрабатывающих орудий Текст. / И. М. Бартенев, В. И. Посметьев // Лесное хозяйство. 1997. - № 3. - С. 44-46.

11. Борисов, С. М. Фрикционные муфты и тормоза строительных и дорожных машин Текст. / С. М. Борисов. М.: Машиностроение, 1973. - 168 с.

12. Винокуров, В. Н. Влияние засоренности почв каменистыми включениями на износ и поломки плужных лемехов Текст. / В. Н. Винокуров, А. К. Малов // Лесной журнал. 1977. - № 4. - С. 44-48.

13. Волков, Д.П. Динамика и прочность одноковшовых экскаваторов Текст. : учеб./ Д.Л. Волков. М.: Машиностроение, 1965.-464с.

14. Винокуров, В. Н. Разработка комплекса машин для лесовосстановления по экологически безопасной технологии Текст. // Лесохозяйственная информация / ВНИИЦЛесресурс. М., 1995. - № 6. - С. 12.

15. Врягельский, И. В. Трение и износ Текст. / И. В. Крагельский М.: Машиностроение, 1968. 480 с.

16. Гончаров, П. Э. Повышение эффективности рабочих органов дисковых борон при обработке почвы на вырубках Текст. : автореф. дис. .канд. техн. наук : 05.21.01 / Гончаров П.Э. Воронеж, 1998. - 17 с.

17. Горячкин, В. П. Собрание сочинений Текст. : в 3 т. Т. 1 / В. П. Горячкин. Изд. 2-е. - М. : Колос, 1968. - 720 с.

18. Горячкин, В. П. Собрание сочинений Текст. : в 3 т. Т.2 / В. П. Горячкин.- Изд. 2-е. М. : Колос, 1968. - 455 с.

19. Горячкин, В. П. Собрание сочинений Текст. : в 3 т. Т. 3 / В. П. Горячкин.- Изд. 2-е. М. : Колос, 1968. - 384 с.

20. Жданов, Ю.М. К обоснованию лункообразующих рабочих органов для дискретного высева семян растений в засушливой зоне Текст. / Ю.М. Жданов, В.Г. Юферев // Научные сообщения КДН. Бюл. №14. Волгоград, 2005. - С. 33-36.

21. Журавлев, И. Н. Фрезерная почвообрабатывающая машина с двухпоточ-ным упруго-предохранительным устройством Текст. / И. Н. Журавлев, П.И. Попиков // Лес. Наука. Молодеж-2007 / ВГЛТА. Воронеж, 2007. - Вып. 12. -С. 203-8207.

22. Журавлев, И. Н. Моделирование рабочего процесса лесной фрезерной почвообрабатывающей машины с двухпоточным предохранительным устройством Текст. /И. Н. Журавлев, С.В. Понамарев // Вестник КрасГАУ. 2009. -№7.-С. 142-146.

23. Журавлев, И. Н. Теоретическое исследование динамики лесной фрезерной почвоообрабатывающей машины с двухпоточным предохранительным устройством Текст. /И. Н. Журавлев, // Вестник КрасГАУ. 2009. - № 12. - С. 179-184.

24. Зима, И. М. Механизация лесохозяйственных работ Текст. : учеб.пособие / И. М. Зима, Т. Т. Малюгин. 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Лесн. пром-сть, 1976. - 416 с.

25. Иванов, М. Н. Детали машин Текст. / М. Н. Иванов. М.: Высш. шк.,1989 - 168 с.

26. Иванченко, Ф.К. Механика приводов технологических машин Текст. / Ф.К. Иванченко К.: Высшая школа, 1986.-152 с.

27. Изотов, Е.В. Исследование динамики привода и предохранительных устройств кривошипных прессов Текст.: автореф. дис. .канд. техн. наук / Е.В. Изотов-М.,1963-21с.

28. Карамышев, В. Р. Защита лесохозяйственных машин от перегрузок

29. Текст. / В. Р. Карамышев. Воронеж: ВГУ, 1991. - 169с.

30. Карамышев, Е.В. Повышение качества ограничения предельных нагрузок лесохозяйственных машин: дис.канд.техн. наук: 05.21.01: защищена 23.06.2000/ Е.В. Карамышев. Воронеж, 2000. - 184 с.

31. Карамышев, В. Р. Совершенствование защиты ротационных лесохозяйственных машин от перегрузок Текст. : дис. . доктор техн. наук: 05.21.01 / В. Р. Карамышев. Воронеж, 1989. - 515с.

32. Карамышев, В. Р., К выбору уровня параметра защиты л/х машин Текст. / В. Р. Карамышев, А. 3. Икоева // Лес.наука, молодежь 2004: Сб. мат. По итогам НИР молодых ученых ВГЛТА за 2002 г. Воронеж, 2005. - с. 133-136.

33. Кеглин, Б.Г. Параметрическая надежность фрикционных устройств Текст.: учеб.пособие / Б.Г. Кеглин. М:Машиностроение, 1981. - 135 с.

34. Крагельский, И.В. Трение и износ Текст.: учеб./ И.В. Крагельский М: Машиностроение-1968.-3 84 с.

35. Казаков В .И. Обоснование технологических параметров процесса фрезерования почвы с древесными включениями на нераскорчеванных вырубках Текст. : автореф. дис. .канд. техн. наук : 05.21.01 / Казаков В. И. Пушкино, 1982.- 19с.

36. Калиниченко, Н.П. Лесовосстановление на вырубках Текст. : учеб.пособие / Н. П. Калиниченко, А. И. Писаренко, Н. А. Смирнов. М.: Экология, 1991.-384 с.

37. Кирюшин, В. И. Методика разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия и технологий возделывания сельскохозяйственных культур Текст. : учеб.пособие / В. И. Кирюшин; Моск. с.-х. акад. им. К. А. Тимирязева. М.: 1995.-81 с.

38. Логунов О. Н. Совершенствование машин лесных почвообрабатывающих фрез от перегрузок Текст. : дис. онд. техн. наук: 05.21.01/ О. Н. Логунов. Воронеж, 201. -156 с.

39. Лопаткин, М.Г. Испытание фрикционных предохранительных муфт Текст./М.Г. Лопаткин// Станки и инструмент. 1968.-№2. - С. 12-14.

40. Лопаткин, М.Г. Испытание фрикционных предохранительных муфт Текст./М.Г. Лопаткин// Изв. вузов: Машиностроение 1966.-№10. - С. 10-12

41. Лурье, А.Б. Статистическая динамика сельскохозяйственных агрегатов Текст.: учеб./ А.Б. Лурье. М.: Колос, 1970.-276с.

42. Моделирование сельскохозяйственных агрегатов и их систем управле-нияТекст.: учеб. для вузов / под ред. А. Б. Лурье. Л.: Колос. Ленингр. отд-ние, 1979.-312 с.

43. Мельников C.B., Алешкин В.Р., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессовТекст.:/С.В. Мельников,

44. B.Р.Алешкин, П.М. Рощин // 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Колос, 1980. - 168 с.

45. Нартов П. С. Проектирование и расчет лесохозяйственных машин Текст. Воронеж: : Изд-во ВГУ, 1980. - 192 с.

46. Нартов, П. С. Влияние сложного движения рабочих органов лесных дисковых орудий на характер перемещения почвенной массы Текст. / П. С. Нартов, С. С. Литвинков // Известия Высших учебных заведений. Лесной журнал. -1967.- № 3. С. 12-19.

47. Оснащение лесхозов техническими средствами Текст. / В. И. Казаков, Л. Н. Прохоров, В. Ф. Зинин, В. Г. Шаталов // Лесное хозяйство. 2003. - № 6.1. C. 42-43.

48. Пат. 36599 РФ, МПК А01ВЗЗ/02.Фрезерная почвообрабатывающая машина Текст. / Карамышев В.Р., Журавлев И.Н.; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. № 2003129339; заявл. 06.10.03; опубл. 20.03.04. Бюл. №8.-3 с.

49. Пат. 49668РФ, МПК А01ВЗЗ/02.Фрезерная почвообрабатывающая машина Текст. / Карамышев В.Р., Журавлев И.Н.; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. -№ 2005114167/22; заявл. 11.05.05; опубл. 10.12.05. Бюл. №8. -3 с.

50. Писаренко, Г. С. Справочник по сопротивлению металлов Текст. / Г. С. Писаренко, А. П. Яковлев, В. В. Матвеев.// -Ц К.: Наукова Думка, 1975. -703 с.

51. Попиков, П. И. Исследования работы лесной почвообрабатывающей фрезы с гидрообъёмным приводом: автореф. дис. . канд. техн. наук./ П. И. Попиков Воронеж, 1973. - 19 с.

52. Попиков, П. И. Повышение эффективности гидрофицированных машин при лесовосстановлении на вырубках Текст. : [монография] / П. И. Попиков; Воронеж.гос. лесотехн. акад. Воронеж, 2001. - 156 с.

53. Попов, Е.М. Динамика процесса срабатывания фрикционных предохранительных муфт Текст./ Е.М. Попов// Записки ВСХИ, т.35. Воронеж, 1968. -С.236-241.

54. Попов, Е.М. Исследование привода и предохранительных муфт сельхозмашин Текст.: авторед. дис. напр. техн. наук / Е.М.Попов. Воронеж, 1967.-26 е.: ил.

55. Посметьев, В. И. Современная классификация предохранителей рабочих органов почвообрабатывающих орудий Текст. / В. И. Посметьев // Природопользование: ресурсы, техническое обеспечение : межвуз. сб. науч. тр. / ВГЛТА. Воронеж, 2000. -Вып. 1.-С. 58-61.

56. Прохоров, Л. Н. Новая система технологий и машин для комплексной механизации лесного хозяйства в условиях рыночных отношений Текст. / Л. Н. Прохоров // Лесное хозяйство. 2006. - № 3. - С. 45-48.

57. Прохоров, Л. Н. Система технологий и машин (СТМ) защитного лесоразведения Текст. / Л. Н. Прохоров, Ю. М. Сериков, Ю. М. Жданов и др. // Лесо-хозяйственная информация. 2004. - № 9. - С. 32-40.

58. Прохоров, Л. Н. Технологические аспекты развития и совершенствования системы машин для комплексной механизации лесного хозяйства Текст. / Л. Н. Прохоров, В. Ф. Зинин, И. А. Слинченкова // Лесохозяйственная информация. -2002.-№ 1.-С. 40-42.

59. Инженерные расчеты на ЭВМ: Справочное пособие / Под ред. В.А. Троицкого. Л.: Машиностроение, 1979. - 288 с.

60. Расчет и проектирование строительных и дорожных машин на ЭВМ / Под ред. Е.Ю. Малиновского. М.: Машиностроение, 1980. - 216 с.

61. Родин, С. А. Теоретические и практические аспекты повышения результативности искусственного выращивания леса Текст. / С. А. Родин, А. Р. Родин // Лесн. хоз-во. 2005. - №1. - С. 36-39.

62. Ряховский, О. А. Справочник по муфтам Текст. / О. А. Ряховский, С. С. Иванов. Л.: Политехника, 1991. 384 с.

63. Саверин, М.М., Малых Л.И. Испытание Конусных предохранительных муфт Текст./ М.М. Саверин, Л.И. Малых// Вестник машиностроения.-1956.-№2-С. 18-23.

64. Советов Б. Я., Яковлев С. А. Моделирование систем Текст.: учебное пособие /Б. Я. Советов, С. А. Яковлев- М.: Высш. шк., 1998. 319 с.

65. Соколов, А. И. Контактная обработка нежелательной растительности гербицидами в культурах ели Текст. / А. И. Соколов // Лесн. хоз-во. 1998. - №6. -С. 34-36.

66. Сериков, Ю. М. Механизация лесомелиоративных работ на склонах Текст./ Ю. М. Сериков, Г.А. Ларюхин, В.В. Чернышев // Лес. пром-сть, 1984. - 144 с.

67. Сериков, Ю. М. Новая машина для обработки почвы на вырубках Текст. / Ю. М. Сериков, В. Т. Дегтев // Лесное хозяйство. 1995. - № 4. - С. 43.

68. Синеоков, Г. Н. Теория и расчет почвообрабатывающих машин Текст. / Г. Н. Синеоков, И. М. Панов. М.: Машиностроение, 1977. - 328 с.

69. Система лесохозяйственных машин Текст. : учеб. пособие / И. М. Бартенев [и др.]. М. : Агропромиздат, 1990. - 397 с.

70. Советов, Б. Я. Моделирование систем Текст. : учебное пособие / Б. Я. Советов, С. А. Яковлев М.: Высш. шк., 1998. - 319 с.

71. Тарг, С. М. Краткий курс теоретической механики Текст. : рек. М-вом образования и науки Рос. Федерации в качестве учеб. для студентов высш. техн. учеб. заведений / С. М. Тарг. Изд. 18-е, стер. - М. : Высш. шк., 2008. -416 с.

72. Типовые нормы выработки на лесокультурные работы, выполняемые в равнинных условиях Текст. М., 1989. - 95 с.

73. Тепенкичиев, В. К. Предохранительные устройства от перегрузки станков Текст. / В. К. Тепенкичиев. -М.: Машиностроение, 1968. -122с.

74. Чичинадзе, А. В. Расчет и моделирование режима работы тормозных и фрикционных устройств Текст. / А. В. Чичинадзе. М.: Наука, 1974. - 252 с.

75. Цыпук, A.M. Обоснование скорости резания корнеподрезчика для лесных питомников Текст. / А. М. Цыпук // Повышение качества лесных машин и механизмов в процессе проектирования, изготовления, эксплуатации и ремонта. СПб.: Изд-во JITA, 1996. 230-233.

76. Яблонский А. А. Курс теории колебаний Текст.: учеб. пособие / А. А. Яблонский, С. С. Норейко. СПб.: БХВ-Петербург, 2007. - 336с.: ил.

77. Physical Weed Control Электронныйресурс. // 4th EWRS Workshop / Compiled and produced by Daniel C. Elspeet, Netherlands: European weed research society, 2002. - 72 p. Peжимдocтyпa//www.ewrs.org/physical-control

78. Salon international de la machine agricole, Numéro spécial SIMA 1976 Текст. / INTERCETEF. Paris, 1976. - p. 3-56

79. Sharon D. Integrated Management of Leafy Spurge, NDSU Extension Service Текст. / North Dakota State University of Agriculture and Applied Science, and U.S. Department of Agriculture cooperating. North Dakota :Fargo, 1995. - 271. P

80. Shoulders, E. Root-pruning southern pines in the nursery Text. / E. Shoulders // U.S. For. Serv. Res. Pap. SO-5. 1963. - P. 6.

81. Sutton, R. F. Mouding site preparation: A review of European and North American experience Text. /R. F. Sutton // New Forests. 1993. - v. 7. - P. 151152.

82. Режим доступа Электронный ресурс. //AMEngineeringCompany.htm.106 . Режимдоступа Электронныйресурс. // Custom-BuitMouderFillsNeedCanfor.htm.

83. Режим доступаЭлектронныйресурс. // SwedcanWestInc-your best choice for the forestry equipmet and supplies!.htm.

84. Pôttinger Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.poettinger.at/ru, свободный. Загл. с экрана.