автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Обоснование параметров и технических решений модульных трелевочных систем с целью повышения производительности и снижения энергоемкости процесса

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Г Б ОД И3 правах рукописи

5 ДЕК 1936

СЕМЕНОВ Михаил Федотович

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ МОДУЛЬНЫХ ТРЕЛЕВОЧНЫХ СИСТЕМ С ЦЕЛЫ) ПОВЫШЕНИЯ ПГОШВОДИГЕШЮСТИ И СНИЖЕНИЯ ЭНЕРГОЕМКОСТИ ПРОЦЕССА

05.21.01. Технология и машины лвсного хозяйства и лэсозаготовок

АВТОРЕФЕРАТ

тптлс5ргэцин нэ соиснэняэ ученой СТЯШНИ доктора технических наук

Санкт-Петербург - 1998

Работа выполнена на кафедре лесных гусеничных и колёсных машин Санкт-Петербургской лесотехнической академии.

Научный консультант - Засл. деятель науки и техники Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Анисимов Г.М.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Котиков В.М.

доктор технических наук, профессор Питухин A.B.

доктор технических наук, профессор • Меньшиков В.Н.

Ведущая организация - АО "Онежский тракторный завод"

Завдгга диссертации состоятся " 30 " декабря 1998 г. в II.СЮ часов на заседании диссертационного Совета Д.063.50.01 в Санкт-Петербургской лесотехнической академии ( 194018, Санкт-Петербург, Институтский пер., 5, главное здание, зал заседаний).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан "_" ноября 1986 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, д.т.н., профессор

Анисимов Г.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Эффективность лесозаготовительной промышленности во многом определяется эффективностью работы трелёвочных машин. В настоящзв время на трелёвку древе синьг приходится около 20% затрат по всем ввдам лесозаготовительного производства. Трелевочный трактор служит базой для создания специальных лесосечных машин различного назначения, внедрение которых позволило существенно увеличить производительность и уровень механизации труда нз лесозаготовках. Однако современные лесосечные машины отечественного производства имеют пока ещё низкие значения коэффициентов технической готовности и использования, а также сменную и годовую производительность при больших массах и энергоёмкости. Это прежде всего связано с тем, что применяемые математические модели и метода расчёта производительности и энергоёмкости лесосечных машин не учитывают их конструктивные особенности и динамические свойства, а такта динамическое сопротивление волока. В результате потенциальные показатели эффективности работы трелёвочных машин не достаточно увязываются с их свойствами и техническими решениями, а реализуемые значения показателей ниже желаемых несмотря на продолжение тенденции к возрастанию знергонасыщенности трелёвочных систем. К настоящему времени резервы повышения эффективности работы трелёвочных машин без принципиального изменения технологии лесосечных работ и их технических решений почти исчерпаны. При современных технологиях трелевочные тракторы как при трелёвке древесины, так и холостом ходе перемещают тяжелое технологическое оборудование, затрачивая непроизводительно часть энергии; при таких технологиях очень низкий коэффициент использования во времени технологического оборудования. Дальнейшее повышение эффективности технологического процесса на лесозаготовках должно проводиться на основе научных разработок с учётом динамических свойств трелёвочной системы и волока.

Для резкого повышения эффективности лесосечных работ, снижения экологического ущерба от воздействия машин на лесную почву на кафедре ЛГ и КМ ЛТА в содружестве с ГСКБ ОГЗ обоснована модульная система машин для гибкой технологии лесосечных работ. Модульная система машин формируется из энергетических, технологических, ле-сотрансгортных и гогрузочво-рззгрузочных модулей. Разработка тео-

рии формирования процесса функционирования лвсотранспортных модулей системы машин для обоснования их параметров и технических решений углубит теорию машин первичного транспорта леса и будет содействовать созданию модульной системы машин джя гибкой технологии лесозаготовок.

Цель работы - повышение производительно ста и снижений энергоемкости процесса трелбвки леса пугбм обоснования параметров и технических решений модульных трзлйвочнъп систем на основе теории формирования процесса их функционирования на лесозаготовках.

Объекты и метода исследований. Объектом теоретических исследований являлась система "оператор - регулятор - трелёвочная модульная подсистема - волок" с полной информацией, адекватно отражающая параметры, режимы работы, динамические свойства ей звеньев и условия эксплуатации на лесозаготовках. Из многочисленных типов лесосечных машин, применяемых на трелэвюе леса, в качестве конкретных объектов исследований использованы ТДТ-55А, ТБ-1, ТБГ-1, ТБ-1-18, ЛП-17А, ЛП-18А, оснащзнные электроизмерительным оборудованием.

В основу исследований гюлошяы методы современного ваучного проникновения, включая метода теоретической механики, математического моделирования, теории систем автоматического регулирования и управления с применением ЭВМ.

Научная новизна. Научная новизна работы заключается в создании теории форсирования процесса функционирования лесотранспорт-ных модулей системы машин для гибкой технологии лесозаготовок, включающей разработанные математические модели и методики оценки формируемых показателей производительности, энергоёмкости, усталостной прочности по стохастическим критериям эффективности их функционирования, содержащих динамические свойства системы и сопротивления волока, позволяющей на стадии создания модульных трелёвочных систем оптимизировать параметры силового контура от двигателя до грунта (трансмиссии, ходовой части) с учётом переменной массы модуля и научно обосновать технические решения, что даёт возможность повысить эффективность лесосечных работ.

Значимость для теории и практики. Совокупность разработанных математических моделей и методик оцэнки формируемых показателей модульных трелевочных систем по стохастическим критериям эффективности процэсса их функционирования, результаты их исследования

на ЭВМ, а также ряд полученных впервые теоретических и экспериментальных данных по нагруженности и динамическим свойствам участков системы, явившихся основой для определения оптимальных параметров и новых технических решений, можно считать теорией формирования процесса функционирования лесотранспортных модулей системы машин для гибкого лесозаготовительного производства, значительно углубляющей общую теорию лесосечных машин.

Разработанные математические модели и методики оценки формируемых показателей модульных трелёвочных систем позволяют:

оценивать и корректировать динамические свойства, назначать режимы работы лесотранспортных модулей системы машин для гибкой технологии лесосечных работ на стадии их создания;

научно обосновывать новые технические решения по модульным лесосечным машинам;

оирнивать влияние динамаческих свойств, параметров и технических решений по модульным трелевочным системам на их основные технико-экономические показатели эффективности применения, влгачая производительность и энергоёмкость процесса.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Теория формирования процесса функционирования лесотранспортных модулей системы машин для гибкого лесозаготовительного производства, включающая разработанные математические модели и методики оценки формируемых показателей производительности, энергоёмкости процесса, запаса усталостной прочности конструктивных элементов и других по стохастическим критериям эффективности про-ирсса функционирования на трелевке леса.

2. Новый подход к моделирования процесса функционирования лесотранспортных модулей на основе учёта его нестационарности, позволяющий повысить точность и достоверность исследований.

3. Стохастические критерии эффективности процесса функционирования лесотранспортных модулей на трелевке леса.

4. Показатели оценки времени, скорости, производительности и энергоёмкости процесса трелёвки леса с учётом динамических свойств лесотранспортных модулей и статистических характеристик волока.

5. Методика оценки формируемых показателей времени, скорости, производительности и энергоёмкости трелевки леса по критериям эффективности процесса функционирования лесотранспортных модулей

- б -

на лесозаготовках.

6. Методика оценки формируемых показателей запаса усталостной прочности конструктивных элементов лесотранспортных модулей по критериям эффективности процесса функционирования на лесозаготовках .

7. Новые технические решения по конструкции модульных трелёвочных систем, защищенных авторскими свидетельствами на изобретения.

Апробация работы. Основные научные положения диссертационной работа доложены и одобрены на юбилейной научно-технической конференции в ПТУ (г. Петрозаводск, 1976 г.). Всесоюзной научно-технической конференции в МЛТИ (г. Москва, 1980 г.), на научно-технической конференции, посвященной 50-летию ВЛТИ (г. Воронеж, 1981 г.), Краевой научно-технической конференции в СИБТИ (г. Красноярск, 1986 г.), научно-технических конференциях в УМ (г. Ухта, 1975... 1985 г.г.), научно-технических конференциях в ЖА <г. С.Петербург, 1987...1996 г.г.), на технических советах ГСКБ АО ОТЗ (1976...1979, 1986...1991 Г.Г.), ЧФ НАТИ (1980...1984 Г.Г.), СЭВ НАТИ (1986 г.), а также включены в научно-исследовательские отчёты по темам кафедры лесных гусеничных и колёсных машин СШЛТА, ответственным исполнителем которых был автор (1986...1995 г.г.).

Реализация работы. Основные результаты работы внедрены в АО "Онежский тракторный завод", Северо-Западной филиале НПО "НАТИ", производственных объединениях лесного комплекса и учебный процесс кафедры лесных гусеничных и колёсных машин Санкт-Петербургской лесотехнической академии.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 2 монографиях, 60 статьях, 3 авторских свидетельствах на изобретения и включены в опубликованные 2 учебных пособия и методические указания. Результаты исследований отражены в научно-технических отчётах.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 8 разделов, заключения, списка литературы 224 наименования и приложений. Основное содержание работы изложено на 336 страницах машинописного текста, иллюстрировано 55 рисунками и 19 таблицами. В приложения (53 с.) включены вспомогательные данные, акты о внедрении результатов исследований.

- г -

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы диссертационной работы, сформулированы еб цзль, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту.

I. Состояние проблемы и задачи исследований. В разделе отражены существующие технологии лесосечных работ и применяемые средства их механизации. Показано, что в механизации трудоёмких процессов вэдугцую роль занимают лесосечные машины и оборудование. Исследованиям в направлении разработки научных основ создания и эффективности использования технологических процессов в лесозаготовительной промышленности и в лесном хозяйстве посвящен ряд научных работ. К ним относятся научные труда докторов технических наук В.А. Александрова, Г.М. Анисимова, В.Н. Андреева, В.В. Бали-хина, К. Н. Баршова, И. М. Бартенева, В.И. Варавы, Б.Г. Гастева, A.M. ГольдЗерга, В.А. Горбачевского, Ю.А. Добрынина, A.B. Жукова, М.И. Зайчика, В.М.Котикова.В.В. Коробова, В. Г. Кочегарова, В. К. Курьянова, В.Н. Меньшикова, П.С. Нартова, В.П. Немцова, М. М. Овчинникова, С.Ф. Орлова, В.И. Патякша, A.B. Пигухина, В.Б. Прохорова, Ф.В. Пошарнихова. A.B. Серова, Ю.Д. Силукова, Б. А. Таубера и других, которые внесли существенный вклад в развитие лесозаготовительной промышленности и лесного хозяйства.

Исследованиям лесосечных машин на трелёвке леса посвяшэны теоретические и экспериментальные работы Г. М. Анисимова, В. А. Александрова, В. В. Акимова, М. И. Андршина, 0. №. Ведерникова, A.M. ГольдЗерга, A.B. Горбачевского, Ю.А. Добрынина, Л. И. Егорова, А. В. йукова, В. В. Коробова, В. М. Котикова, С. Ф. Козьмина, А. М. Кочнева. Ю.И. Кузьмина, В.Н. Меньшикова, С. Ф. Орлова, A.B. Питухина, Л.А. Рогалша, Ю.Е. Рыскина, В.П. Сергеева, 0. В. Федосеева и других, которые способствуют повышению производительности труда на лесосечных работах и экологической совместимости трелёвочных тракторов с лесной почвой. Однако применение новых модификаций более энергонасыщенных лесосечных машин с новым технологическим оборудованием приводит в ряде случаев к увеличению их веса, энергоёмкости, нагрузок в агрегатах, отказам в работе, снижению скорости движения на трелёвке леса, проходимости, производительности и эффективности эксплуатации на лесозаготовках.

Исследования в других отраслях производства с далью изучения

процессов работы тракторов общего и сельскохозяйственного назначения, повышений их производительности и эффективности эксплуатации представлены в научных трудах Л. Е. Агеева, В. Я. Аниловича, A.C. Антонова, И. Б. Барского, В. Н. Болтянского, H.H. Василвнко, Ю.Б. Гинзбурга, В.В. Гуськова, Н. А. Забавникова, С. А. Иофинова, И. С. Кавьярова, В. В. Кацыгина, И. П. Ксеневича, Г. М. Кутькова, Е. Д. Львова, В. Н. Прокофьева, Б. С. Свирщэвского, В. А. Скотни-кова, Г. И. Скундана, И. И. Трепененкова, О- А. Уткина-Любовцева. Д.А. Чудакова, A.A. Шина и других исследователей, которые нашли широкое применение в производстве и используются в качестве опыта исследований. Однако целиком переносить используемые критерии и показатели эффективности функционирования указанных тракторов на исследование лесосечных машш не всегда представляется возможным ввиду специфики технологии лесосечных работ, их конструктивных особенностей в связи с наличием различного технологического оборудования, предмета труда, режимов эксплуатации и технико-экономических условий работы на лесозаготовках.

Анализ работ показал, что существующие теоретические разработки по обоснованию конструктивных параметров и нагруженвости лесосечных машин с применением различных критериев их эффективности функционирования на трелёвке леса аналитически проведены в отрыве от требований технологии по достижению номинальных значений показателей производительности и энергоёмкости процесса, не учитывают нестационарный характер их изменения в связи с изменчивостью статического и динамического сопротивлений волока и свойств трелбвочной системы в процесса эксплуатации.

Исходя из цели работы сформулированы слэдувдиэ основные задачи исследований.

1. Обосновать системный подход к исследованию и формированию реализуемых показателей эффективности функционирования лвсотранс-портных модулей системы машин для гибкой технологии лесозаготовок, включая производительность и энергоёмкость процесса, с учётом их конструктивных параметров, технических решений и режимов работы в реальных условиях эксплуатации.

2. Разработать стохастические математические модели оценки формируемых показателей лэсотранспорггных модулей системы машш по соответствующим критериям эффективности процесса функционирования на лесозаготовках.

_ д -

3. Разработать стохастически© критерии эффективности процесса функционирования лесотранспортных модулей, устанавливающие аналитическую связь между конструктивными параметрами, режимами работы, динамическими свойствами, процессами воздействия и протекания в системе с важнейшими технико-экономическими показателями эффективности эксплуатации на лесосечных работах, включая производительность и энергоёмкость процесса.

1. Разработать методики оценки формируемых показателей лесо-транспортных модулей для стохастических критериев эффективности процесса их функционирования на лесозаготовках.

В. Теоретически определить передаточные функции и взаимосвязи параметров лесотранспорггных модулей для стохастических . критериев эффективности процесса их функционирования на лесозаготовках.

6. Теоретически исследовать передаточные функции и параметры десотранспортных модулей в критериях эффективности процесса их функционирования яа лесозаготовках.

7. Провести в условиях лесозаготовок исследовательские испытания базовых и перспективных трелёвочных тракторов для обоснования составляющих критериев эффективности процесса функционирования и подтверждения адекватности математических моделей.

8. Применить разработанные математические модели, оценочные критерии и методики для формирования вашейпшх технико-экономических показателей эффективности процесса функционирования модульных тре.лёвочных систем путем обоснования их технических параметров и решений, обеспечивающих повышение производительности и снижение энергоёмкости процесса в гибкой технологии лесозаготовок.

2. Системный подход к исследованию процесса функционирования .дзсотрзнстаргвых модулей системы машин для гибкой технологии лесозаготовок. При разработке и применении стохастических критериев и показателей эффективности процесса функционирования лесотранспорггных модулей системы машин для гибкого лесозаготовительного производства, обосновании их параметров и технических решений осуществлен системный подход с учётом трёх стадий моделирования: изучение параметров реальной системы и построение на этой основе модели (первая стадия); исследование модели (вторая стадия); экстраполяция изученных и улучшенных свойств модели на её оригинал (третья стадия).

Исследуемые в технологическом процессе лесозаготовок модуль-

ныэ троЖэвочиые системы являются сложными объектами. Сложность заключается не только в наличии ряда взаимосвязанных агрегатов базовой машины, но и в наличии различного технологического оборудования, предмета труда и разных способов его трелёвки, управляющего лесной машиной оператора и других факторов. Сложным является также процесс взаимодействия исследуемых лесосечных машин с лесной срэдой, в первую очередь с опорной поверхностью лвсовозного пути. Основным звеном в указанной системе, определяющим в конечном итоге эффективность работы на трелёвке лвса, является модульная лесосечная машина с пачкой. Поэтому в общей структуре исследований основное внимание уделяется средству механизации лесосечных работ с учётом влияния оператора и условий лесозаготовок.

Условия лесозаготовок характеризуется в основном лесосырье-выми характеристиками древостоя, рельефом местности, климатическими условиями,сезонным и другими факторами, которые учитывались при определении перспектив совершенствования процесса трелёвки древесины лесотранспортными модулями и рационального использования лесосечного фонда. Было установлено, что с внедрением новых трелёвочных машин с классической компоновкой доля отходов древесины выше по сравнению с ранее применяемыми. При этом трелёвка древесины за комли снижает её потери за счёт уменьшения облома вершин и выскальзывания тонкомерных деревьев. Однако при таком способе трелевки снижается рейсовая нагрузка, увеличиваются нагрузки и отказы в работе силовых агрегатов исследуемых лесосечных машин, особенно в летний период лесозаготовок. В процессе трелёвки деревьев за вершины нагрузки в силовых агрегатах на основных режимах работы уменьшаются в среднем на 25%. При этом появляется возможность увеличения рейсовой нагрузки и повышения производительности трелёвочных машин. Однако в этом случае увеличиваются и потери древесины за счёт облома вершин у тонкомерных деревьев диаметром до 14 см, а также их выскальзывания из занимных устройств. Облом вершин происходит у 23...2756 деревьев в зависимости от их крупности. Причем, этот процэнт особенно высок в зимний период лесозаготовок. Потери древесины при её трелёвке за счёт выскальзывания деревьев объёмом до 0,25 м3 достигают 2,556. В целом при освоении лесосек в зимний период объём отходов увеличивается на 60... 70Я5 по сравнении с летним шриодом лесозаготовок. После проведения рубок главного пользования на I га лесосеки остаётся в

среднем 10.. .15% и на погрузочном пункте 5.. Л% ликвидного запаса древесины, пригодаой для производства технологической щепы.

Для уменьшения доли отходов и повышения возможности рационального использования лесосечного фонда показана целесообразность и перспектива совершенствования лесозаготовительных машин путём обоснования параметров и технических решений на модульной основе, позволяющей осуществить процесс лесозаготовок с минимальными потерями древесины и нагрузками в агрегатах при её трелёвке с высокой производительностью и эффективностью эксплуатации.

Выделенная при этом методом декомпозиции го обшей системы "условия эксплуатации - гибкая технология лесозаготовок - модульная система лесозаготовительных машин - мероприятия восстановления лесосечного фонда" модель исследуется на трёх иерархических уровнях: технологическая операция трелёвки леса - модульная трелёвочная система; модульная трелёвочная система "оператор - регулятор - трелёвочная модульная подсистема - волок"; трелевочная модульная подсистема "двигатель - силовая передача - ходовая часть - лесотранспортный модуль - пачка".

3. Математические модели опенки формируемых показателей ле-сотранспортных модулей системы машин по критериям эффективности процесса функционирования на лесозаготовках. Обоснование выбора критериев эффективности функционирования модульных трелёвочных систем проводилось с учётом конкретных технико-экономических условий их работы на лесозаготовках. Для условий режима трогания и поворота модульной трелёвочной системы критерий эффективности с учётом её параметров представлен интегральной квадратичной оценкой импульсной переходной функции

■♦W

" ■flW(iü>>|Z|tVi<0' rdu min ' i1)

-00

где и<1ы>,Ыф<1ш> - амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) системы и формирующего фильтра по положению. Указанный критерий позволяет осуществить переход к дисперсии крутящего момента и формировать показатель нагрузок в агрегатах.

Для режима движения модульной трелёвочной системы по волоку критерий эффективности представлен средним квадратичным отклонением процесса изменения угловой скорости вала ведущего колеса

/в +<D

aCu(t)3 ■» /-¿f J|Wy< t«) |Z|W ( (w) |2d« -»min , (2)

-00

где м^с- ЛЯХ системы по скорости; бо - спектральная плотность белого шума.

Представленный критерий эффективности даёт возможность формировать показатели скорости, производительности и энергоёмкости процзсса тракторной трелёвки леса.

Повышение скорости движения модульной трелёвочной системы по волоку может привести к накоплению усталостных напряжений в некоторых конструктивных элементах. Вероятное число циклов в единицу времени, когда текущие напряжения в элементе превышают предел выносливости, оценивается критерием эффективности с учётом параметров системы 1п, сп

tt т1

.... , , 1 /12<1г1'сп,?г,) " 2t Ci ,с ) „ .

N (r.,i ,с ,f )=-/—=—т-.-=—г-в i п n n -» min, (о)

о i п л ^ п п У I <1 ,с > ' 1 п n

где i1,i2 - интегралы, характеризующие нагрузки с учётом ЛЧХ системы и воздействия s<<o> со стороны волока.

Реализация процесса изменения скорости трелёвки лэса имеет вид с учётом критерия эффективности (2)

VT<t> - rKiMK<t> ± ко-Сшк (t) 3> £ V* , (4)

где гк - радиус ведущего колеса; üK<t> - реализация математического ожидания угловой скорости; к - коэффициент, характеризующий вероятность попадания реализации процесс? о>к в полосу са.бз с заданной вероятностью; v* - верхний предел скорости.

Математическое ожидание провеса изменения реализуемой скорости движения трелёвочной системы по волоку определяется

VT<t> < <V* - KotVT (t)3>T>6 ♦ тек, (5)

где т)6 - к.п.д. буксования.

Математическое ожидание процзсса изменения производительности модульной трелевочной системы с учётом критерия (2) эффективности функционирования

/ g »w ' •

<t> S Огк|ю*-к/J|WV( jw> I-* |Иф<10>) l^duj- max , (в) -00

где о - объем трелюемой пачки.

Реализация процэсса изменения энергоёмкости трелёвки леса

3T(t) « 3T<t» ± Kcrc3T<tn > Э* , (7)

где Этсt), o.c3T<tn, Э* - соответственно математическое ожидание, вреднее квадратичное отклонение и нижний предел энергоёмкости.

Математическое ожидание энергоёмкости процесса

Эт et) > Э* <t) + коСЭ Ct)l min . (8)

Формируемый показатель запаса усталостной прочности конст-эуктивнык элементов лесотранспортного модуля определяется с учётом критерия (3) эффективности функционирования

т г п = —— ш -— -» так , (9)

1 Т"Р 1 /~\ '

У~тг Е тПЧ(т. ,i ,С )t

у а У N l о n n

' о

где r_t - предел выносливости; тпр - приведенное напряжение; m -токазатель степени, характеризующий наклон левой ветви кривой усталости детали; л - величина, характеризующая свойства металла в ;вязи с режимом изменения напряжений; no - число циклов, соответ-зтвугацее перелому кривой усталости; N0<v in. cn, en) - критерий эффективности функционирования; t - время работы модуля на конфетной горадача.

Представленные математические модели оценки формируемых по-сазателвй лесотранспортных модулей системы машин по критериям эффективности процэсса функционирования учитывают конструктивные параметры и технические решения модульных трелёвочных систем, эдекватно отражают условия и режимы работы на лесозаготовках.

4. Методики оценки формируемых показателей лесотранспорггных ходулей системы машин по критериям зффоктжности процесса фунтага-знирования на лесозаготовках. Методика оценки формируемых показателей скорости, времени, производительности и энергоёшшети процесса трелёвки леса лесотранспоргными модулями исходит из условий эксплуатации модульных трелёвочных систем и технологии лесосечных работ, предусматривавшей отделение технологического модуля от ле-готранспорггного посла набора пачки и передачи его последующему лесотранспортному модулю. При этом отмечается реальный предел действительной скорости трелёвочной системы и её изменение рассматриваем как реализацию нестационарного случайного процесса -<T<t>. Случайный процесс vT<t> должен удовлетворять двум требова-

ниям: а1) его реализация с требуемой вероятностью не должна выходить за границы интервала (полосы) са.бз; б) реализация процэсса должна максимально близко подходить к верхнему предельному значению v*. При этом для нормального закона распределения все значения случайного процесса vT<t> с заданной вероятностью попадают в полосу са.бз

VT<t> ±KcrCVT(t)3. (10)

В общем виде задача применительно к исследуемым трелёвочным системам формулируется следующим образом: требуется найти

min V et) ± Ko-CVT<tn I (II)

при ограничениях

V <t> - KcrCV Ш 1 > a ! т т

V (t) ± koCV <t> 3 < 6 . т т

Окончательные выражения для нахождения оптимальных значений параметров и свойств модульных трелёвочных систем имеют вид

min »CV <t а „с >3 (12)

Т п п п

при ограничении

V* > V <t> + kctCV (tu , TT т '

где t - время.

Для поиска оптимальных параметров системы применены методы синтеза систем автоматического управления при заданной и произвольной структуре и случайных воздействиях. Задача синтеза системы при этом формулируется следующим образом. Заданы: статистические характеристики задающего и возмущакщэго воздействий; структура системы в виде передаточных функций с взаимосвязью конструктивных параметров. Требуется найти оптимальную физически реализуемую передаточную функцию и соответствующие параметры, при которых достигается условие минимума дисперсии и среднего квадратичного отклонения ошибки выходного процесса.

Для формирования показателя запаса усталостной прочности конструктивных элементов используется критерий эффективности (з). Учи-гавая, что интегралы i„ti ,с > и i« ,с ,( > положительны,

* 1 Г» П П 2 П П П

удобнее искать наименьшее значение целевой функции Nol(ir,'cr,'<V •» + min путём варьирования параметров исследуемой системы при конкретных значениях ri и ограничениях: iH< in< i_ . с..< с < с_

в * и п в

i i f S ?

SH 4n

Спектральная плотность процесса изменения крутящего момента в силовой передаче трелёвочной системы

(13)

4

Е

1 = 1

5(ш) = £ БЛо) |Ы1< 1(0)

где э. (ы - спектральные плотности процессов воздействий со стороны волока; м<- АЧХ системы.

Спектральные плотности процессов аппроксимируются выражением

вида

Э. <ш) =

А,-

а . Ы2+ аг. + (З2. ) »1 11 1 II

(<ог- а . - р . ) + 4 а ,о> и и 11

+• В,-

а . (иг+ а*.+ П2 > _21_21 21_

(ы2- а .) + 4 а2. ыг

2 1 21. 2 1

(14)

ГДЗ А.,В. ,а..,а „« . - КОЗффИЦИВНТЫ, ПОДОбрЭННЫв ИЗ УСЛОВИЯ ( *» 21 11 21

наилучшего совпадения экспериментальных и аппроксимирующих кривых. Передаточная функция системы

Ы. (Р)

Е ь (1 ,с >

" VI! п п п к=о

12 Е а

(15)

1К(1 > С К Г1 Г» г>

где ь. (1 ,с

1К п п

, а.1к и^.с^.ео - коэффициенты, учитывающие параметры системы.

Для решения поставленной выше задачи на ЭВМ с использованием метода градиента составлена на алгоритмическом языке гоятг?ам-1у программа, которая включает следувдгаз подпрограммы:

а) подпрограмма вычисления подынтегральных функций з<<о> и <лгзш;

б) подпрограмма вычисления интегралов 11(1п,сп,?п), 12ап,сп,(п);

в) подпрограмма нахождения нажэпьгого значения сп. гп>. При этом минимизация отмеченного выше критерия эффективности функционирования обеспечивает повышение показателя запаса . усталостной прочности конструктивных элементов модульной трелёвочной системы при выполнении технологической работы на волоке.

5. Теоретическое опрэделэниэ передаточных функций и взаимосвязи параметров для критериев эффективности процесса функционирования лвсотранспорггных модулей. Параметры, режимы работы, динамические свойства и воздействия на трелёвочную систему, входящие в критерии эффективности процесса её функционирования, представлены структурной схемой системы автоматического управления "опе-

п

ратор - регулятор - трелёвочная модульная подсистема - волок" с соответствующими передаточными функциями.

Передаточная функция замкнутой системы по задавшему воздействию

У<р> и <р> и <р> и) <р> н (р,----2-5-1- , (1в)

у х(р> 1 + ы (р) м <р> и ср>

орт

где ио(р>, (р>, (р> - шредаточные функции оператора, регулятора, трелёвочной подсистемы.

Передаточная функция замкнутой системы по возмущающим воздействиям

у, (р) и ср> и (р) м <р> - ---5-1-. (i?)

у 1 * <р> 1 + ы <р> и <р) ы <р>

1 о р г

Изображение выходной величины

и <Р)Ы <рш <р)х<р)-м <р)м <р>-г <р)-ы <р>* <р> у<р> - —2-5-1-Е-1--1-5-. (18)

1 + и (р)и <р)и <р> орт

где х(р>, *4<р>, *2<р> - изображения входной величины и возмущающих воздействий со стороны волока.

Анализ конструктивных особенностей модульной трелёвочной системы и проведенные исследования позволили обосновать эквивалентные расчётные схемы системы "двигатель - силовая передача - ходовая часть - лесотранспорггный модуль - пачка - волок", учитывающие свойства модуля, грунта, пачки, нелинейные характеристики её звеньев с последующей их статистической линеаризацией. Расчётная эквивалентная схема модульной трелёвочной системы представлена на рис. I, где приняты следующие обозначения: ^ - приведенные моменты инерции масс» приведенные коэффициенты яйсткостей участков мевду массами» - приведенные коэффициенты демпфирования участков между массами! р1 - относительные углы поворота соответствующих масс» - геометрические конструктивные параметры системы» сл, кл- коэффициенты жёсткости и демпфирования пачки» ср, Гг - коэффициенты жёсткости и демпфирования грунта» II и > - крутящие момента системы» Р^и -действующие на систему силы» -поступательная скорость движения лесотрансгоргаого модуля по волоку.

_ ЪпЪпг

Рис. I. Эквивалентная динамическая схема модульной трелёвочной системы

С учётом "реактивных элементов" уравнения системы после преобразований имеют вид

, I с , с»

к к к к

[? -1) с (1 -1) т

1 К О 1 * I

к к

О 5

*

г Г (1-1 ) Г 1 к

. 2

]

О I

( а -1)

к

* к

Г ( (1.-1) с (1 -1), г{ «

к к

с <1 -1>,

* ~®Т 1 "

(19)

р (Ц Р + с )

тр д д

О |

р [I Р -кг +Г )+<с +-с >] - р <? Р+с > = -М (Р) | тр '■тр д п л д л чд д а

р I 1 Рг-Н? >Р+(с +с )]-*> Р+с >-*> (? Р+с ) >= О!

9 э г з -* *г ^г г ** чз э

(V )-* к*)]-•.№.♦

и м

м м мм

где 1 к, 1м - передаточные числа коробки паре дач и заднего моста; см- жёсткость заднего моста» г- приведенные моменты инерции двигателя и сдапления в сборе, шестерён коробки перемены передач, головок и части карданного вала, шестерён главной передачи, борных фрикционов, шестерен бортовых передач» 1д - момент инерции двигателя, сцепления и коробки передач при их повороте в поперечной плоскости относительно дантра тяжести под воздействием реактивного момента» г - момент инерции подрессоренной массы машины при повороте в подарочной плоскости под воздействием реактивного момента» е.- приведенные коэффициенты жёсткости первичного, верхнего и грузового валов коробки передач, карданного вала, вала ведущей шестерни главной передачи, вала заднего моста и ведомых валов бортовых передач, приведенные к угловой жёсткости подвески, грунта, пачки» р + относительные углы поворота масс двигателя и силовой передачи вдоль оси валопровода» %>л - относительный угол поворота массы двигателя в поперечной плоскости» *>тр - относительный угол поворота массы машины и пачки в поперечной плоскости» <ро- относительный угол поворота массы машины и пачки в продольной плоскости» - приведенные коэффициенты демпфирования участков» нв<ы - возмущающий момент от колэбаний подрессоренных масс лэсо-транспоргного модуля и пачки во врамя движения по волоку.

Искомая передаточная функция трелёвочной системы

ь_р3+ ь р4+ ь_р9+ ь р*+ ь р + ь М(Р, . __5—-^-» ' ° х

а р+ а р 1+ а р*°+ а, рр+

12 11 Ю £•

а ч к л а *

+ а Р + о Р + а Р + о. Р + а Р + а Р н- а Р + а. Р + а

в7094э21о

<20)

где л12+ ао , ьз+ ьо - коэффициента передаточной функции, учитывающие параметры исследуемой трелёвочной системы. Взаимосвязь параметров системы:

V V^AY < $ V V/i 5 V V* !

V 2 W сдс2 1 V 2 faV ?ыси ! bo° С2Сэ '

+ 11 Г I ? (f +2f )+f f с I I I (f +2f ) ff + —lc 5

д тр 4 2s z z э iv29Z34 Z v3 lHJn

? ?

a = I I I I I с f-Д +?]+!! f <? +C >+ 2 Г—- + to z з < д тр l l J д Tps l 2 a l .г

+2? |f ? —r-S I I ->I I I I I <? +2Г )(c +c )+I I X 42j4ZS3iM тр 4 1 2 3 4 Д 1 Ч2 1 2 д тр л

X 2—r^i (f +2f )<£+?) с ? + I I X Г I f—- +c It j

1 ч2 ч3 1 2 дчд 2 9 4 д .2 2jn

(21)

e NTT + 2<Jc9(cn

+ с ) + (с + 2c )2f (с + с ) +

д 1 2 2 2 3

С

+ W V + CiW V - 4СзС1Сз 5

M

a = с с (c t 2c lie + с ) - с с (? t ? ) t сг ■

О П11 2 2 9 Д 3 srl Д а

В раздала определены также передаточные функции и взаимосвязь параметров для разветвленной на участке движителя и нераз-ветвленней расчётных схем с учётом режимов работы системы. С помощью передаточных функций и уравнений исследуется устойчивость системы колебаниям, характеристики передачи приложенных возмущающих воздействий, влияние изменения конструктивных параметров на её свойства, производится выбор параметров участков, исходя из заданных требований к нагрузкам и технико-экономическим показателям эффективности функционирования на лесозаготовках.

в. Теоретические исследования передаточных функций и параметров лвсотранспортных модулей в критериях эффективности процесса функционирования. Исследование влияния параметров лесотранс-порггных модулей на передаточные функции и АЧХ трелёвочной системы в конкретном рабочем режиме позволяет наметить направление и пре-

/

делы их изменения, оценить характер изменения АЧХ, что даёт возможность в свою очередь обоснованно выбирать оптимальные параметры и принимать соответствующие технические решения по модульным трелёвочным системам с учётом входных возмущающих воздействий.

В разделе представлены логарифмические АЧХ существующей системы и теоретические характеристики, соответствующие желаемым переходным процессам при воздействии мв <р), которые обеспечивает согласно требованию уменьшение амплитуд колебаний в силовых агрегатах лесосечной модульной машины в несколько раз при соответствующем изменении параметров, например, с использованием гидростатической силовой передачи. Если входным воздействием является нормированный белый шум, то в соответствии с видом спектральной плотности возмущающего воздействия со стороны волока, передаточная функция формирующего фильтра трелёвочной системы имеет вид

(к Г Н Т Г >Рг+[к Т +к (Т +Т )]Р+к

м. <р>--1 г 2 1 °-- 1 " 2 1 ° -, <22)

ф (Т Р-Н) (Т Рг+Т Р+1)

1 га

где т1«то,т*'та ~ постоянные времени« к1,кг - коэффициенты усиления (передачи).

Составляют® передаточной функции <22) формирующего фильтра определяются таким образом

, 1 1 2а .

т » —— , т - -, т = - , т - -— I (23)

! а , о у—-^ г г г э 2

У а . +/Г . ' гI гь '212 I

2 1 21

/А , " /2А .а

а.. 2 ' л2

2 I 2^

(Г, - аг. ' 21 21

(24)

где Агс - коэффициенты статистических характеристик процесса возмущающего воздействия со стороны волока I аи, о.^- коэффициенты, характеризующие затухание процэсса! рг1 - коэффициенты, характеризующие колебательный процесс.

На основании передаточной функции ыф<р> определена амплитудно-частотная характеристика Иф<.1ш>, которая используется щи определении параметров, свойств и показателей эффективности функционирования модульной трелёвочной системы. Теоретические АЧХ получены путём решения системы дифференциальных уравнений с применением ЭВМ для основных режимов работы трелёвочной системы. Анализ АЧХ показал, что система имеет три зоны резонансных частот: пер-

вая находится в диапазоне 5.. .10 с"1, вторая - 25...65 с"1, третья - НО...150 с"1. С понижением номера используемой передачи резонансные зоны смещаются в зову более низких частот. Наибольшее изменение АЧХ достигается при одновременном варьировании параметров на входе системы. При этом экспериментальные АЧХ достаточно близко совпадают с теоретическими ( погрешность 12Ж), что свидетельствует об адекватности математической модели.

Исследование параметров трелёвочной системы позволило установить степень влияния их изменения на свойства и АЧХ системы в критериях эффективности процесса функционирования, подтвердить адекватность математической модели и наметить пути их оптимизации для условий работы на лесозаготовках.

7. Исследовательские испытания трелёвочных машин при работе в условиях лесозаготовок. На территории лесосырьевых баз СевероЗападной и Северной зон Европейской части страны проводились исследовательские испытания базовых и макетных образцов нового поколения трелёвочных тракторов. Методика и программа проведения испытаний лвсосечных машин опубликована. В процессе исследовательских испытаний трелёвочных тракторов проведена проверка адекватности разработанных математических моделей реальным системам, получены новые данные о взгруженности, динамических и демпфирующих свойствах участков исследуемых систем, определены статистические характеристики нагруженности силовых передач, исследовано влияние конструктивных параметров на нагруженность и показатели эффективности функционирования трелёвочных систем. На рис.2 пред-

'о,аза

Рис.2. Энергетические спектры процессов

! О__УЧГ ---

10 20 50 +0 50 60

$<ю), с

п

60 Ы,с1

ставлены расчётные и экспериментальные энергетические спектры крутящих моментов на карданных залах ТБ-1 (1,2) и ГБ-1-16 (3,4) для Ц передачи, которые свидетельствуют о снижении чагруя^нности силовой шредачи ГБ-1-16 и об адекватности модели. У ТБ-1-16 при модульном варианте компоновки так-

же в средней в 2 раза ниже технологический расход топлива и выше технологическая производительность. Для исследований нагрузочных режимов силовых даредач применены разработанные и изготовленные в ЛТА комплекты электроизмерительной аппаратуры с контактными и бесконтактными токосъбмными устройствами, которые размещались на испытуемых машинах и не вносили ограничений на режимы работы трелевочных систем. С помощью разработанного устройства определены демпфирующие свойства на участках трансмиссии и ходовой части машин на рабочих передачах.

Результаты исследовательских испытаний трелевочных машин в производственных условиях лесозаготовок подтвердили адекватность разработанных математических моделей динамических схем реальным трелёвочным системам и позволили получить ноше данные по рабочим, нагрузочным режимам и динамическим свойствам, которые использовались в критериях эффективности для обоснования их параметров, технических решений и формирования показателей процесса функционирования.

8. Результаты исследования параметров процэссов, системы и формирования показателей эффективности функционирования лвсотран-спорггных модулей на лесозаготовках. В результате исследований параметров процессов проанализированы вычислэнные корреляционные функции и спектральные плотности случайных процессов в трансмиссии трелёвочных систем с различным технологическим оборудованием в летний и зимний периода лэсозаготовок. Проведенный анализ процессов показал, что на всех режимах работы трелевочной системы нагрузки в силовой передача в летний гориод вьше по сравнению с зимним, что объясняется большими сопротивлениями её движению до летнему волоку. Б режиме работы трелёвочных машин с пачкой на наиболее используемой третьей передаче дисперсии изменения крутящих моментов на ведомых валах бортовых передач достигают 2625000 (Н'М)1 у базового и 8497000 (Н*м)2 у бесчокерного трелёвочного трактора, что связано с изменением динамических свойств ТБ-1 в связи с установкой нового технологической оборудования и подтверждается полученными амшитудно-частотными характеристиками.

Эффективность функционирования трелёвочных систем в значительной мере зависит от их параметров, и определяется скоростью, производительностью, энергоёмкостью процэсса, а также запасом усталостной прочности конструктивных элементов. С помощью известных

методов оптимизации параметров скорость трелёвки леса лесотранс-порггным модулем формируется по выражению, включающем критерия эффективности (2)

=» г

< v*.

Т

<25)

На основании <25) оцзнивается производительность и энергоёмкость процесса.

Формирование показателя нагрузок в агрегатах силовой передачи лесотрэнспоргного модуля путем оптимизации параметров осуществляется с помощью выражения, отражающего процесс изменения крутящего момента

(26)

М (О = Б г ± к оМ <Ы > М

к т к к к

где от - масса трелёвочной системы; - математическое ожидание суммарного коэффициента сопротивления движению по волоку; о-мк«:> - среднее квадратичное отклонение процесса ( критерий эффективности); м* - нижний предел крутящего момента.

Показатель запаса усталостной прочности конструктивных элементов формируется по выражению (9) с учётом параметров по критерию (3). Зависимости некоторых критериев эффективности от параметров модульной трелёвочной системы представлвны на рис. 3, 4.

/2

0,072

Рис. 3. Зависимость критерия ву от параметров системы: масса модуля 10 т; объём пачки 12 ма; скорость 0.9 м/с

Рис. 4. Зависимость критерия мо<-о от параметров системы: масса модуля 10 т; объем пачки 12 м9; скорость 0,9 м/с

Компромиссные значения параметров модульной трелёвочной системы определяются:

* m,с„+ m с_+ m с + т с + m с_+ т с_ С ■ ап «и а а о п

т + т + т + т + т + т 1 2 3 4 9 О

f*™ * п zsa 3sn 4 n ass <rs

c m + m-t-m+m + m + m ' '

1 2 a 4 5 <9

t m 1 t mi+ <Ч„ I +■ <n I + l + m i .Ж 1П 2 S 9П 4 п я e <s n

x «= - .

m + m + m + m + m+ m '

1 2 э 4 3 o

где mi...m<j - ранее определенные условные массы.

Рекомендуемые значения компромиссных параметров на входе системы применительно к модульным трелёвочным системам АО 013 представлены в заключении по работе, а их влияние на показатели эффективности функционирования - на рис. 5, 6 ив таблице.

Для реализации параметров модульных трелёвочных систем предлагаются оригинальные технические решения, позволяющие резко повысить их производительность и снизить энергоёмкость процесса.

Пт/Й

40

20

[а

N

5*

________ i__ .... к. . ... _.. J- _______ .. л г i

70

71

72 tt

Рис. 5. Зависимости изменения математических ожиданий производительности трелёвочных систем от времени процессе на ш таредаче: I - лвсотранспоргный модуль с компромиссными параметрами, О = 12 м3, Ут ^ 0,9 м/с, Эт< 16 МДй; 2 - трелёвочный трактор ТБ-1 с серийными параметрами, о = 5,5 м3, V,. £ 0,8 м/с, Эт< 17 №

а

70

65

6.0

■6,5

Пт* з/

70

7/

К ь

Рис. в. Зависимости измемения производительности и энергоёмкости лвсотранспортного модуля с компромиссными

•э

параметрами от времени прогресса на IV передаче, о=Т2 м

Оценка влияния компромиссных параметров модульной трелёвочной системы на критерии и показатели её эффективности функционирования

№

п/п

Значения критериев

базовый вариант

модульн. вариант

Значения показателей

базовый вариант

модульн.

вариант

Улучшение показателей эффективности

3

О I ^си] , м/с

0,058

0,015

Ц,«:». М /Ч 18 | 88 Этш , Мда 17 | 6,2

Повышение производительности в 3,5 раза.

Снижению энергоёмкости в 2,5 раза

680

к

27600

с

0,03 И 0,018

0,017 И 0,09

Снижение нагруженности в 2,0 раза

N Ст. ,1 ,с ,с >, с" о 1 и л п

0,070 0,016

0,96

2,53

Повышение усталостной прочности в 2,5 раза

2

Заключение. Дальнейшее повышение качества лесосечных работ на основе применения модульных трелёвочных систем возможно при установлении объективных измерителей процесса их функционирования и методик оценки. Объектом теоретических исследований являлась модульная трелёвочная система с учётом её нелинейных и реактивных элементов, а также нестационарности процесса функционирования. Разработанная теория формирования процесса функционирования лесо-транспорггных модулей системы машин для гибкого лесозаготовительного производства позволяет обосновать параметры и технические решения модульных трелёвочных систем, обеспечивающие существенное повышение производительности и снижение энергоёмкости процесса по сравнению с базовым вариантом. Из полученных результатов исследований вытекают основные вывода и рекомендации.

1. При формировании показателей эффективности эксплуатации лесотранспортных модулей системы машин для гибкой технологии лесозаготовок, включая производительность и энергоёмкость процесса, необходимо учитывать предельные (номинальные) значения показателей технологии, их конструктивные параметры, режимы работы, динамические свойства и нестационарный характер процесса функционирования в реальных условиях лесозаготовок.

2. Одним из путей управления эффективностью процесса трелевки леса является применение модульных трелёвочных систем, создание которых рекомендуется осуществлять на основе применения разработанной теории формирования процесса функционирования лесотранспортных модулей системы машин, включающей стохастические математические модели и методики оценки их формируемых показателей по соответствующим критериям эффективности процесса функционирования на лесозаготовках.

3. Предложенные стохастические показатели оценки скорости, производительности и энергоёмкости процесса трелёвки леса лесо-транспоргными модулями рекомендуется рассматривать в виде реализаций нестационарных случайных процессов, включающих математические ожидания и средние квадратичные отклонения процессов изменения показателей.

4. Формирование показателей скорости, производительности и энергоёмкости процесса трелёвки леса цутём оптимизации параметров модульных трелевочных систем рекомендуется осуществлять на основе разработанной методики, предусматривающей решение задачи синтеза

- гт -

с использованием в качестве критерия эффективности среднее квадратичное отклонение угловой скорости ведущего колеса лзсотрзнс-гортного модуля.

5. Обоснование оптимальных параметров лесотранспортных модулей для формирования показателей запаса усталостной прочности конструктивных элементов силовой передачи необходимо осуществлять с помощью разработанной методики, предусматривающей применение в качестве критерия эффективности вероятное число циклов в единицу времени, когда текущие напряжения превышают предел выносливости.

6. Для оптимизации параметров и формирования показателей нагрузок в элементах силовой передачи- модульной трелёвочной системы в качестве критериев эффективности следует в зависимости от режима работы применить интегральную квадратичную оценку импульсной переходной функции и дисперсию угла поворота вала на выходе системы.

7. Для комплексной оценки формируемых показателей лесотранспортных модулей целесообразно определять компромиссные значения параметров, учитывающие особенности различных критериев эффективности процесса функционирования на лесозаготовках.

8. Разработанная электроизмерительная аппаратура с бесконтактными токосъёмными устройствами концевого и проходного типов позволила впервые синхронно замерить крутящие моменты в пяти валах силовой передачи, что дало возможность оцэнигь нагруженность и свойства трелёвочной системы по участкам.

9. Исследование демпфирующих свойств на участках силовой передачи и ходовой части показало, что значения коэффициентов демпфирования у трелёвочного трактора с пачкой выше на 18...20%, что необходимо учитывать при определении амплитудно-частотных характеристик трелёвочной системы.

10. Теоретические исследования и исследовательские испытания бесчокерных трелевочных машин в производственных условиях с целью обоснования концепции создания лвсотранспортных модулей позволили установить:

при трелевке пачки 5,5 мэ за вершины нагрузки в силовых агрегатах уменьшаются, по сравнению с трелёвкой за котя, в среднем на 20%, однако увеличиваются потери за счёт облома вершин деревьев диаметром до 14 см и их выскальзывания из коника; в излом при освоении лесосек в зимний период объём отходов увеличивается на

60.. .70%' по сравнению с летним периодом лесозаготовок;

более значительные нагрузки и отказы в работе у бесчокерной машины ТБ-1 по сравнению с базовой обусловлены изменением динамических свойств ТБ-1 в связи с увеличением и перераспределением общего веса при установке нового технологического оборудования;

более значительные нагрузки в агрегатах трелёвочных машин в летний период лесозаготовок но сравнению с зимним обусловлены большими сопротивлениями движению машины и полупогруженной пачки по летнему волоку;

уменьшение более чем в 2 раза значений энергетических спектров случайных процессов изменения крутящих моментов у трелёвочной машины с гидростатической трансмиссией по сравнению с механической на рабочих режимах обесшчивается уменьшением упругого и повышением демпфирующего сопротивлений при использовании гидростатической трансмиссии.

11. При модульном варианте компоновки гусенично-колёсный сорггаментовоз ТБ-1-16 с пачкой 12 м3 имеет, по сравнению с базовыми трелёвочными тракторами с пачкой 5,5 ма, ряд преимуществ:

меньшие на 28...31% значения сопротивления движению и на 14.. .!&% крутящих моментов и силы тяги, особенно с трапецеидальными гусеницами;

выше в среднем в 2 раза скорость движения и технологическая производительность, а также меньшие значения технологического расхода топлива и энергоёмкости процесса трелёвки леса;

болве высокую проходимость, так как давлвние движителя сор-тикэнтовоза на почву без груза и с пачкой составляет соответственно 0,030 и 0,034 МПа;

более высокую экологическую совместимость с лесной почвой и плавность хода при применении резино-металлических гусениц.

12. Для дальнейшего повышения производительности и снижения энергоёмкости процэсса трелёвки леса необходимо осуществление следующих мероприятий:

полную модульную компоновку трелёвочной системы, при которой технологический модуль с приводом отделяется от лвсотранспортного послэ набора воза для передачи последующему лзсотранспорггному модулю;

снижение на входе системы коэффициента жёсткости до 0,19 кН'М/рад и повышение коэффициента демпфирования до 31,4 Н-м-с при

массах лесогранспортного модуля 10 т, пачки Юти режиме работы на наиболее используемой третьей передаче (vT= 0,9 м/с);

внедрение в конструкцию модульной трелёвочной системы технических решений, выполненных на уровне изобретений.

Это позволит, за счёт снижения загруженности и повышения усталостной прочности её силовых агрегатов, использовать в качестве рабочей четвёртую передачу <vr= 2,0 м/с) и повысить, по сравнению с базовыми трелёвочными тракторами ОТЗ, более чем в 3 раза т^хно-гическую производительность, а также снизить энергоёмкость про-цзсса.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Семёнов М.Ф. Эффективность функционирования лесосечных модульных машин: Монография.- СПб.: ЛГА, 1996. 224 с.

2. Семёнов М.Ф. Формирование процесса функционирования лесо-транспортных модулей: Монография.- М.,1996. 318 е.- Деп. в ВИНИТИ IS.0I.98, № I4I-B96.

3. Польняков Ф. И., Семёнов М. Ф. Обработка статистическими методами опытных данных по нагрузочным режимам трансмиссии трактора ТДТ-55// Материалы научно-технической конференции 1986 года. Вып. 5. Л.: ЛТА, 1988. С. 38-37.

4. Семёнов М. Ф. Об исследовании звеньев системы двигатель-трансмиссия трелёвочного трактора ТДТ-55 при произвольных возмущениях // Материалы научно-техн. конференции 1970 года. Л.: ЛТА, 1970. С. 43-45.

5. Анисимов Г.М., Гольд5ерг A.M., Семёнов М.Ф. и др. Катода оценки параметров демпферов и их влияние на нагруженность трансмиссии трелёвочного трактора// Материалы научно-тохп. конференции

1970 года. Л.: ЛТА, 1970. С. 45-48.

в. Анисимов Г. М., Семёнов М. Ф., Табаков Е.П. и др. Бесконтактный индукционный токосъёмник// Техн. информация по итогам научно-исследовательских работ. № 95. Л.: ЛТА, 1970. С. 4.

7. Гольдберг A.M., Анисимов Г. И., Семёнов М.Ф. Статистические исследования нагруженности звеньев трансмиссии трактора ТДТ-55 при подвозке древесины // Материалы научно-техн. конференции

1971 года. Л.: ЛТА, 1071. С. 3-6.

8. Семёнов М.Ф. К определению коэффициентов демпфирования на

участках'трансмиссии трелёвочного трактора // Машины и орудия для механизации лесозаготовок и лесного хозяйства: Научные труда. № 147. Л: ЛТА, Г972. С. 73-79.

9. Семёнов М.Ф., ГольДОерг A.M., Анисимов Г.М. Метод анализа нагруженности трансмиссии трактора ТДТ-55 при произвольном возму-щэнии//Машины и орудия для механизации лесозаготовок: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. I. Л.: ЛТА, 1972. С. 3-7.

10. Анисимов Г.М., Семёнов М.Ф. Аналитический метод совершенствования параметров трансмиссии трелёвочного трактора// Машины и орудия для механизации лесозаготовок: Менвуз. сб. науч. тр. Вып. I. Л.: ЛГА, 1972. С. 8-10.

11. Анисимов Г.М., Гольдберг A.M., Семёнов М.Ф. Статистический способ анализа нагруженности трансмиссии и совершенствования её динамических свойств// Лесной яурнал. 1972, W 4. С. 64-69.

12. ГольдЗерг A.M., Анисимов Г.М., Семёнов М.Ф. Эксгазримен-тальное определение динамических свойств трансмиссии трелёвочного трактора// Машины и орудия для механизации лесозаготовок и лвсно-го хозяйства: Научые труда. № 147. Л: ЛТА, 1972. С. 79-81.

13. Анисимов Г. М., Гольдберг А. М., Семёнов М.Ф. Интенсивность возмущения трансмиссии гусеничным движителен//Ыашины и орудия для механизации лесозаготовок: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 2. Л.: ЛТА, 1974. С. 6-9.

14.Семёнов М.Ф. К методике исследования динамических свойств трансмиссии гусеничного трелевочного трактора // Машины и орудия для механизации лесозаготовок: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 3. Л.: ЛТА, 1974. С. 63-66.

15. Семёнов М.Ф. Применение методов статистической динамики к расчёту усталостной прочности трансмиссии трелёвочного тракто-ра//Вопросы механизации и автоматизации работ в лесной промышленности: Межвуз. сб. науч. тр. Петрозаводск: ПТУ, 1976. С. 43-46.

16. Солдатенков В. И., Семёнов М. Ф. К методике исследования нагруженности трансмиссии трелёвочного трактора с учётом возмущений от микропрофиля пути// Проблемы развития лесной промышленности и лесного хозяйства Карелии: Тезисы докл. Петрозаводск: ПТУ, 1976. С. 51-53.

17. Семёнов М.Ф. Количественная .оценка нагруженности трансмиссии трелёвочного трактора ТДТ-55 при произвольных возмущени-ях//Вопросы механизации и автоматизации работ в лесной промышлен-

ности: Межвуз. сб. науч. тр. Петрозаводск: ПТУ, 1977. С. 51-54.

18. Семёнов М.Ф. Корреляционный анализ нагруженности трансмиссии трактора ТДТ-55 // Механизация лесоразработок и транспорт леса: Сб.науч.тр. Вып.7. Минск: Вышзйшая школа, Г977. С. 105-107.

19. Семёнов М.Ф. О нагруженности и линейности трактора ТДТ-55 с упругой карданной передачей//Машины и орудия для механизации лесозаготовок: Межвуз.сб.науч.тр. Вып.О. Л.: ЛГЛ, 1977. С.25-27.

20. Семёнов М.Ф. Теоретическое определение передаточной функции трелевочного трактора с учётом демпфирования // Механизация лесоразработок и транспорт леса: Сб. науч. тр. Пып. 8. Минск: Вы-иэйшяя школа, 1978. С. 12-16.

21. Семёнов М. Ф., Солдатенков В. И., Герчик Л. А. Нагрузка трансмиссии трактора ТБ-1 в условиях Коми/ЛЯесозкспдуатация и лесосплав. 1978, № 5. С. 11-12.

22. Семёнов М.Ф.,Содцатенков В.И. Статистические характеристики микропрофилей волоков и нагруженность силовой передачи трактора ТБ-1// Лесной журнал. 1979, № 6. С. 35-39.

23. Семёнов М. Ф., Солдатенков В. И. Влияние конструктивных особенностей трактора ТБ-1 на нагруженность силовой передачи // Тракторы и сельхозмашины. 1980, № I. С. 14-19.

24. Пашнин Е.К., Семёнов М.Ф., Солдатенков В.И. Условия лесоэксплуатации и перспективы использования лесосечного фонда в Коми // Всесоюзная научно-техн. конференция. Рациональное и комплексное использование лесных ресурсов: Тезисы докл. М.: МЛТИ, 1980. С. 50-53.

25. Солдатенков В. И., Семёнов М. Ф. Определение параметров трактора ТБ-1, обеспечивающих снижение нагруженности силовой передачи // Механизация лесоразработок и транспорт леса: Сб. науч. тр. Еып.Ю. "кнск.: Вшзйщая школа, 1980. С. 148-151.

26. Семёнов М.Ф., Солдатенков В.И. Анализ нагруженности силовой передачи трактора ТБ-Т методами статистической динамики// Машины и орудия для механизации "-созаготсвок: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 9. Л.: ЛТА, 1980. С. 14-17.

27. Семёнов М.Ф., Солдатенков В.И. Нэ1руженность силовой передачи трактора ТБ-1// Лесная промышленность. Т081, № 7. С.26-27.

28. Семёнов М.Ф. Сравнительный анализ нагруженности силовых передач тракторов ТДТ-55 и ТБ-1// Машины и орудия для механизации лесозаготовок: Межвуз.сб.науч.тр. Вып. 10. Л. :ЖА, 1981. С.85-87.

29.'Солдатешсов В.И., Семёнов М.Ф. Экспериментальное определение амплитудных частотных характеристик трактора ТБ-I JJ Машины и орудия для механизации лесозаготовок: Межвуз.сб.науч.тр. Вып. 10. Л.: ЛТА, 1981. С. R3-85.

30. Семёнов М.Ф., Солдатенков В.И. Анализ и применение статистических характеристик микропрофилей: лесных волоков// Лесосечные, лесоскладские работы и сухопутный транспорт леса: Межвуз. сб. науч. тр. Вып.Ю. Л.: ЛТА, 1981. С. 4S-50.

31. Семёнов М. Ф. Особенности оптимизации эксплуатационных параметров .лесозаготовительных машин // Лесной щщал. Т931, № 3. С. TI2-TI5.

32. Семёнов М.Ф., Солдатенков В.И. Совершенствование и повышение эксплуатационной надёжности трелёвочных тракторов// Научно-техн. конференция, посвященная 50-лвтию ВЛТИ: Тезисы докл. Воронеж: ВЛТИ, 1981. С. 179-180.

33. Солдатенков В.И., Семёнов М.Ф. Некоторые результаты исследований погруженности трактора ТБ-I в зимних условиях Коми// Исследование работы лесотранспортных машин и их деталей в лесной промышленности: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 9. М.: ВИНИТИ, 1981. С. 5-7.

34. Семёнов М.Ф. Метод совершенствования параметров лесозаготовительных машин с учётом характеристик лесовозного пути//Экс-плуатация лесовозного транспорта в условиях Урала и Сибири: Меж-вуз. сб. науч. тр. Свердловск: У1Ш, 1981. С. 3-13.

35. Семёнов М.Ф., Солдатенков В.И. Нагруженность и усталостная прочность силовой передачи трактора ТБ-I при лесоэксплуатации в зимнее время//Механизация лесоразработок и транспорт леса: Рес-публ.сб.науч.тр. Вып. II. Минск: Вышэйшая школа, 1981. С.100-104.

36. Семёнов М. Ф. Способ совершенствования параметров лесотранспортных машин // Машины и орудия для механизации лвсозагото-вок: Межвуз. сб. науч. тр. Вьпт. II. 1.: ЛТА, 1982. С. 37-41.

37. Семёнов М. Ф. Сравнительный анализ динамических свойств трелёвочных тракторов 013// Эксплуатация лесовозного транспорта в условиях Урала и Сибири: Межвуз. сб. науч. тр. Свердловск: УПИ, 1982. С. 41-43.

38. Семёнов М.Ф. Учёт мжсропрофрш пути при опенке качества трелёвочных машин// Технология и автоматизация лесосечных работ и транспорта леса: Межвуз.сб.науч.тр. Вып.12. Л.:ЛТА,1983. С.38-41.

- 3.'i

39. Солдзтонков В.И., Семёнов М.Ф. О влиянии параметров трелёвочного трактора на динамически© характеристики системы// Повышение 'врхнического уровня и эффективности машин для лесозаготовок и лесного хозяйства: Иежвуз. сб. науч. тр. Л.:ЛТЛ, 1983. С.30-33.

40. Семёнов М.Ф. Эксплуатационная яагруженность силовых передач тр?левочных тракторов//Тракторы и сельхозмашины. Т983, ff ТТ. С. Т2-Т4.

4Т. Семёнов М.Ф., Солдатенков В.И. Ана.лиз влияния параметров агрегатов трелёвочной машины на её свойства // Эксплуатация лесовозного подвижного состава: Межвуз. сб. науч.тр. Свердловск: УТМ, 1904. С. 32-34.

42. Семёнов М. Ф. Использование прицепов лесосечными транспортными машинами // Эксплуатация лесовозного подвижного состава: Межвуз. сб. науч. тр. Свердловск: УПИ, 1984. С. 44-16.

43. Семёнов М. Ф., Дроздовский Г. П., Павлов А. И. Реальное курсовое и дипломное проектирование// Вторая Коки республиканская конференция вузов: Тезисы докл. Воркута: Филиал ЛГИ, 1984. С. 41.

44. Семенов М. Ф. О применении статистических характеристик волоков с цзлью совершенствования параметров агрегатов трелёвочных машин // Машины и орудия для механизации лесозаготовок и лесного хозяйства: Межвуз. сб. науч. тр. Л.: ЛТА, 1984. С. 23-25.

45. Семёнов М. Ф. Повышение производительности валочно-тре-лёвочных машин с транспортными прицепаш//Эксплуатация лесовозного подвижного состава: Межвуз. сб.науч.тр. Свердловск: УПИ, 1985. С. 53-56.

46. Семёнов М.Ф., Дроздовский Г.П., Шоль Н.Г. Повышение эффективности машин и оборудования в условиях Тимано-Печорского ТИК// Научная конференция, посвяшенная 115-й годовщине В.И. Ленина: Тезисы докл. Сыктывкар: Госкомиздат Кош, 1985. С. 36-38.

47. Семёнов М.Ф., Солдатенков В.И. Определение демпфирующих свойств трелёвочного трактора// Повышение эксплуатационной эффективности машин для лесозаготовок и лесного хозяйства: Межвуз. сб. науч. тр. Л.: ЛТА, 1986. С. I0I-T04.

48. Плесков С.Л., Семёнов М.Ф., Шоль Н.Г. Совершенствование параметров движителя лесосечной машины повышенной проходимости на базе колёсных тракторов// Краевая научно-техн. конференция: Тезисы докл. Красноярск: СибТИ, 1986. С. 43-44.

49. A.c. № 1246944 (СССР). Устройство для разработки лесосе-

ки/ М.Ф.Семёнов, Г.М.Анисимов, В.В.Акимов и др.- Опубл. 30.07.8G, Бюл. № 20.

50. Семёнов М.Ф. Показатели и критерии эффективности трелёвочных машин// Интенсификация лесозаготовительного и лвсохозяйст-венного производства на основе перспективных мамин: Меквуз. сб. науч. тр. Л.: ЛТА, 1987. С. 96-100.

51. A.c. № I320II3 (СССР). Гусеничная цепь транспортного средства / М.Ф. Семёнов, В.В. Акимов, В.П. Сергеев и лр.~ Опубл. 30.08.87, Бюл. ff 24.

52. Семёнов М.Ф. Повышение эффективности применения лесопромышленных модульных тракторов путём оптимизации динамических свойств // Обоснование параметров и технических решений машин и оборудования .лесной промышленности и лесного хозяйства: Межвуз. сб. науч. тр. Л.: ЛТА, 1988. С. 70-73.

53. Анисимов Г.М,, Семёнов М.Ф. Способ снижения энергоёмкости процесса трелёвки леса модульным лесопромышленным трактором // Интенсификация лесозаготовительных и лесохозяйственных производств: Межвуз. сб. науч. тр. Л.: ЛТА, 1989. С. 8-II.

54. Анисимов Г.М., Семёнов М.Ф..Лысоченко A.A. Прогнозирование скорости движения модульного трактора по микронеровностям во-лока//0боснование параметров машин и механизмов для лесозаготовок и .лесного хозяйства: Межвуз.сб.науч.тр. Л.: ЛТА, 1990. С. 14-18.

55. A.c. № I6I834I (СССР). Устройство для разработки лесосеки/ М.Ф. Семёнов, Г.М. Анисимов Т.М.- Опубл. 01.01.91, Бюл. № I.

56. Семёнов М. Ф., Лисой В. В. Режимы работы гусеничного сочленённого сортиментовоза.- М., 1992. 8 е.- Деп. в ВНИПИЭИлеспром 16.04.92, № 2840-Л692.

57. Анисимов Г.М., Семёнов М.Ф. Научно-исследовательская работа кафедры лесных гусеничных и колёсных машин// Совершенствование машин для лесозаготовительной промышленности и восстановление их потенциальных свойств: Межвуз. сб.. науч. тр. СПб.: ЛТА, 1995. С. 14-19.

58. Семёнов М. Ф. Основы формирования номинальных процессов эксплуатации лесопромышленных тракторов модульного типа // Совершенствование машин для лесозаготовительной промышленности и восстановление их потенциальных свойств:.Межвуз. сб. науч. тр. СПб.: ЛТА. 1995. С. 173-177.

59. Анисимов Г.М., Семёнов М.Ф. Обобщенный показатель качес-

тва модульных трелёвочных систем // Повышение качества лесных машин и механизмов в процессе проектирования, изготовления, эксплуатации и ремонта: Межвуз. сб. науч. тр. СПб.: ЛТЛ, 1996. С.67-69.

60. Семёнов М.Ф., Лысоченко А.А. Влияние волока на качество модульных трелёвочных систем // Повышение качества лесных машин и механизмов в процессэ проектирования, изготовления, эксплуатации и ремонта: Межвуз. сб. науч. тр. СПб.: ЛТА, 1996. С. 102-107.

61. Семёнов М.Ф. Оптимизация параметров модульных трелёвочных систем по критерию вероятности числа циклов в единицу времени// Повышение качества лесных машин и механизмов в процессе проектирования, изготовления, эксплуатации и ремонта: Межвуз. сб. науч. тр. СПб.: ЛГА, 1996. С. 107-109.

62. Анисимов Г. М., Семёнов М. Ф. Влияние человека-оператора на качество модульных трелёвочных систем //Повышение технического уровня машин и оборудования лесозаготовительной промышленности и лесного хозяйства: Межвуз. сб. науч. тр. СПб.: ЛТА, 1996. С.17-21,

63. Семёнов М.Ф., Маслов Д.Ю. Определение параметров процессов функционирования модульных трелёвочных систем//Повышение технического уровня машин и оборудования лесозаготовительной промышленности и лесного хозяйства: Межвуз. сб. науч. тр. СПб.: ЛТА, 1936. С. 129-132.

64. Семёнов М.Ф. Оптимизация параметров модульных трелёвочных систем по критерию дисперсии скорости движения по волоку // Повышение технического уровня машин и оборудования лесозаготовительной промышленности и лесного хозяйства: Межвуз. сб. науч. тр. СПб.: ЛТА, 1996. С. 132-134.

65. Анисимов Г.М., Семёнов М.Ф. Повышение эффективности процесса трелёвки леса лесотранспортными модулями системы машин для гибкой технологии лесозаготовок// Проблемы развития лесного комплекса Северо-Западного региона. Мевдународная конференция: Тезисы докл. Петрозаводск: ПегрГУ. Г996. С. 68-69.

Просим принять участие в работе диссертационного Совета Д.063.50.01 или прислать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу: 194018, Санкт-Петербург, Институтский пер., 5, Лесотехническая академия, Ученый совет.