автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Обоснование параметров трелевочной машины на базе сельскохозяйственного трактора кл. 1,4

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ! •••■••• УНИВЕРСИТЕТ

УДК 630*377.44

КОРИН АНДРЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТРЕЛЕВОЧНОЙ МАШИНЫ НА ВАЗЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ТРАКТОРА кл. 1,4

05.21.01- Технология-и малины лесного хозяйства и лесозаготовок

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Минск 1997

Работа выполнена в Белорусском государственном техноло-ическом университете

Научные руководители: доктор технических наук,

профессор ЯУНОВ A.B.; кандидат технических наук, доцент ФЕДОРЕНЧЙК A.C.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор ГУСЬКОВ В.В.; кандидат технических наук, ассистент ПЕТРОВИЧ О.В.

Оппонирующая организация - ПО "Минский тракторный

завод"

о

Защита состоится "/j7" июня 1997 г. в час. - на заседании совета по защите диссертаций Д 02.08.06 в Белорусском государственном технологическом университете по адресу: 220630, г. Минск«/л. Свердлова, 13а. •

С диссертацией можно ¡.знакомиться в библиотеке Белорусского государственного технологического университета.

Автореферат разослан "f?" мая 1997 г.

Ученый секретарь совета по защите диссертаций кандидат технических наук

мохов С. П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ •

Актуальность теми. Одной И8 основных задач Лесного комплекса Республики Беларусь является переход на ресурсосберегающие методы заготовки, что требует технического переоснащения лесозаготовительных предприятий техникой удовлетворяющей необходимым производственным и лесоводственным -требованиям. Приобретение такой техники' за рубежом из-за ее высокой стоимости в ближайшее время затруднено. С учетом того, что в республике существует развитое машиностроение, выходом из сложившейся ситуации может служить создание в республике специальных лесных машин на базе сельскохозяйственных и промышленных тракторов, иироко применяющихся и в других развитых лесодобывающих странах. В настоящее время уже выпущено несколько опытных образцов такой техники, одним из которых . являете^ колесная трелевочная машина ТТР-401 на базе трактора МТЗ-82.

Тема исследований является актуальной и направлена на создание лесних маиин класса 1,4, что требует дополнительных экспериментальных и теоретических исследований.

Связь работы с крупными научными программами. Работа выполнялась в соответствии с заданиями тем: ГБ 61-91, ГБ 12-96 " Разработать и внедрить ковые ресурсосберегающие технологии и оборудование лесопромышленного производства" и входила составной частью в республиканскую целевую комплексную научно-техническую программу 33.01 рц "Древесные ресурсы".

Цель и задачи исследований. Целью данной работы является выбор и обоснований параметров трелевочной машины на базе сельскохозяйственного трактора кл.1,4, и технологии ее использования. с

Гтдачи исследований:

1. Разработать математическую модель движения трелевочного трактора, учитывающую сложную взаимосвязь подсистем машины (двигатель, трансмиссия, ведущие мосты, движители), предмета труда (хлысты, деревья, сортименты) и реальные возмущающие воздействия.

— 2. Провести теоретические исследования и обосновать параметры трелевочной машины на базе трактора МТЗ-82.

3. Разработать методику и выполнить экспериментальные исследования по оценке динамической нагруженности и устойчивости машины, а также оценки достоверности разработанной математической модели.

4. Разработать методику оценки основных технико-эксплуатационных показателей и провезти производственные испытания опытного образца трелевочного трактора в реальных условиях.

- 5. Выполнить сравнительную оценку технологического процесса заготовки древесины в условиях республики на базе гусеничного и колесного .трелевочных тракторов.

6. Разработать практические рекомендации на основе проведенных исследований.

Научная новизна работы состоит в разработке математической моде/ ! вертикальных, продольно- и поперечно-угловых колебаний трелевочной машины с учетом упругих свойств пакета хлыстов (деревьев) и комплексного воздействия на машину неровностей опорной поверхности движения, двигателя, как источника заданной ограниченной мощности, ударных нагрузок от пакета хлыстов в продольной плоскости. Также впервые получены данные по динамической нагруженности, устойчивости и эксплуатационно-технологическим показателям трелевочной машины.

Практическая значимость полученных результатов. Разработанные методики исследований и математические модели, программные средства для ЭВМ, ..позволяют сократить сроки и улучшить качество проектирования лесных машин, повысить эффективность процесса трелевки на рубках главного и промежуточного пользования, снизить вредное воздействие на лесную среду. '

Экономическая значимость полученных результатов. Использование колесного трелевочного трактора ТТР-401 в сравнении с наиболее распространенными в республике тракторами на рубках главного к промежуточного пользования в зависимости от условий эксплуатации позволяет снизить себестоимость трелевки на 9. . . 17%.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту: методика оценки динамических показателей системы "двигатель-трансмиссия-движитель-пакет хлыстов", позволяющая учитывать динамические свойства трелевочной системы и комплекс-

' ный характер возмущающих факторов; данные по динамической нагруженности, устойчивости и эксплуатационно-технологическим показателям трелевочной машины.

Личный вклад соискателя. Диссертация явилась результатом личной работы Корина A.B. Им проведен анализ существующих конструкций колесных лесозаготовительных машин и технологии их использования. Разработана математическая модель движения трелевочной машины. Разработаны методики и проведены производственные, лабораторные и исследовательские испытания. Даны практические рекомендации, направленные на повышение эффективности работы колесного трелевочного трактора. Выполнена сравнительная оценка процесса заготовки древесины при рубках главного пользования, установлены технико-экономические показатели работы колесного трелевочного трактора.

Апробация результатов диссертации. Результаты работы докладывались и одобрены на международном симпозиуме в Москве 1996, международных научно-технических конференциях Минске 1995, 199S, Гомеле 1996, республиканской научно-техничес-•кой конференции в Минске 1996, а тагане научно-технических конференциях ЕГТУ 1994-1997 гг.

Опубдикованность результатов■ Результаты исследований опубликованы и 8 печатных работах, в том числе 2 статьи в научных журналах (из них 1 в зарубежном), 1 статья в сборнике научных трудов, 5 тео?.сов докладов на научных конференциях (иа них одни аа рубежом), а такие тлеется 2 отчета, 1 акт внедрения.

Структура и объем диссертации.Диссертационная работа состоит иа введения, общей характеристики работы, 5 глав, списка использованных источников и приложений. Работа содержит 120 стралиц машинописного текста, 82 рисунка, 23 таблицы, список использованных источников включает 135 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приводятся результаты анализа состояния лесного фонда Республики Беларусь и перспективные пути развития лесозаготовительных производств. Отмечается необходимость технического переоснацения лесозаготовительных пред-

приятий с целью обеспечения необходимых производственных и лесоводственных требований.

Освещаются попытки создания специальных лесных машив на предприятиях республики, одной из которых является - трелевочная машина ТТР-401 с канатно-чокерной оснасткой созданная на базе сельскохозяйственного трактора МТЗ-82. Анализируются нормативные материалы по лроведешо рубок, йриводятся возможные варианты истолкования трелевочной машины.

В главе дан обзор работ по теории специальных лесных машин (авторы Орлов С.Ф.. Анисиыов Г.М., Александров , В.А., Гастев Б.Г., Мельников В.И., Зайчик М.И., Жуков A.B., Иевинь И. К., Библюк H.H., Силуков Ю.Д., Николюк B.C., Кочнев A.M.), исследований по устойчивости и динамической нагруженное™ сельскохозяйственных и малшногракторных агрегатов (авторы Чудаков Д.А., Хачатуров A.A., Семенов В.М., Львов Е.Д., Горячкин В.П., Гуськов В.В., Коновалов В.М., Лурье A.B., Барский И.Б.).

Во второй главе изложена методика и приводятся результаты экспериментальных и теоретических исследований по'определению эксплуатационно-технологических показателей трелевочной машины.

С целью описглия объекта после статистической• обработки хранометражных наблюдений на сплошной рубке получены регрессионные зависимости ватрат времени на сбор пачки и совершение рабочего хода: а

Vp.x.=l 527-0,142-q, г—0,70; (1)

t4. -138,74+121,76-q, г«0,79, (2)

fne Vp.х.- скорость хода с грузом, м/с; г- коэффициент , корреляции; q - оОъем трелюемой пачки, м3; t4.- время набора (по. рузки) пачки, с.

Полученные выражения использовались для оценки производительности трелевочной машины и стоимости трелевки 1 м3.

Оценка эффективности работы трелевщика проводилась путем сопоставления ее показателей с показателями наиболее распространенного для условий республики трелевочного трактора ТДТ-05.

Анализ распределения затрат на трелевку (расстояние трелевки 300 м) (рис.1) показывает, что значительное влияние на стоимость процесса трелевки с использованием ТДТ-55 окаоыва-ют отчисления на амортизацию, процентную ставку капитала, обслуживание и ремонт, что в 1,5...2 раза больше чем для трелевочной машнч ГГР-401.

Рис-. 1 Распределение стоимости тредевки.-а - для ТДТ-55; а- ттр-401

Важным критерием оценки эффективности работы машины являются затраты энергии. На основе методики разработанной в ЛТА, полученно выражение для суммарных энергозатрат на работу трелевочной машины, включая затраты на сбор пачки, выполнение грузового и холостого ходов, штабелевку. Установлено, что удельные затраты энергии на выполнение транспортной работы для ТДТ-55 в 1,4 раза превышают затраты для ТТР-401 и соответственно составляют 6,24 и 4,12 СкВт-ч/м3-км], удельный расход топлива соответственно 1,35 и 0,73 кг/м3-км.

Анализ результатов исследований показал, что в насаждениях с несущей способностью грунта 0,055.,,0,1 МПа и средним объемом хлыста О,18...0,25 м5 эффективней использование колесного трелевочного трактора на базе МТЗ. К тому же, с увеличением расстояния трелевки эффективность его использования возрастает. Так с увеличением расстояния трелевки от 150 до 300 м затраты (мин/м3) для ТТР-401 увеличиваются в 2,19 раза, для ТДТ-55 в 2,35 раза.

•а 0.1 02 0.3 0.4 i O S 06

1 n

Третья глава посвясепа разработке математической модели процесса движения ji-c-левочного трактора.

При оценке вертикальных, продольно-угловых колебаний корпуса трактпра и крутильных колебаний его трансмиссии, рассматриваю" я три наиболее характерных случат, имеющих место при трелевке: движение машины при постоянном значении коэффициента сопротивления волочению пачки (пачка находится н& щите) (рис.2 а); движение машины в условиях, когда коэффициент сопротивления волочению пачки возрастает (пачка отстает от щита) (рис.2 б); движение при продольном ударе пачки в щит (рис.2 в). Динамическая система имеет 11 степеней свободы: угол закручивания коленчатого вала двигателя - <рд-, углы закручивания элементов трансмиссии, соответственно, сцепления и выходного вала коробки передач - <рСц. Фк. j ; угловые перемещения передних и задних колес - <ркп. <Ркз; остова трактора - <рт; вертикальные перемещения центра масс машины, переднего моста, трелевочного приспособления и дискретной массы гакета хлыстов, центра тяжести пакета хлыстов - VT, YMn. YTn, Yrp; продольные перемещения машины - Хт.

На основе расчетной системы, исходя из уравнений Лагран-жа, составлена система дифференциальных уравнений:

1л-Фд-Мд+МСц-0;

м

1сц"Рсц"Мсц+Мак,

Ik, i'з'Мэк,j+Мпм» j+Мзм.I

1кп'Фкп-Мги(, j+Сшп- (Фкп-iri, j • (XT+Ï>T• (hT-rxi))/rki) +

+%гГ (4>кп-1п. j • (XT^T- (hT-rki))/rki)-Pki Tki/(1„. jX XHTpl)=0;

N

Iks'^ks-Msm. j+CBa' (9кз"1э. j * (Хт+(?т* (Ьт-Гк2))/Гкг) +

a, iX I

XHtp2)*0;

1 Tn■ çT+2• aa ■ cMn' (ai • <PT+YT+Vwn) +2• a2 • сшэх i-.(a24>T-YT+q2)+2-c-cml- (c-<pT+YTtl-YT)+2-ai -k^x

х(агчрт+Уг+УК(п)+2-а2-кШэ- (аг'Фт-Ут+агИЙ-с-КппХ

п. j " (Хтч-фтХ I

Х(Ьт-Гк1))/ГК1-фкл)/ГК1+Сазм-1э, г (hT-rK2)- da, jX

X(Кт+Фх' (.у1т-Гк2))/'Гк2-Фка)/Гкг+Кшпм-1п. Г (ht-r,íi)x

1»

я Un, i * (Хт+Фт- (Ьт"Гкг))/Гк1-«1кл)/Гк1+Кшам'

« , « y í3\

X(hT-rK2)*(l8,r (Хт+'?т-(11т-ГК2))/ГК2-<?кз)/Гк2+(Рк1+ '

+PK2-Pfl-Pf2)'hT=0;

MT-YT+PMn+Pni3+Pma»0;

I»

Мт'Хт-Сшпм^п. i • (¡Ркп-in. i ■ (Хт+?>т- (hT-rKi))/rKi):

•TKI-CBJSM- 1Э. i ' (<?K3-ía. 4 • WT+<?T' (hT-rK2) )/rK2)/rK2-

-Кшп.4- in. i' (Ркп-Ír. i • (Хт+Фт' (Ьт-Гк1))/Гк1)/Гк2-

-Кшгы'^о. i ■ C'pKS'h. S • (hT-rK2))/rK2)/rK2+

+Pkl+Pk2-Pfl-Pf2-Pf3=C;

II . « ,

WY^n+Cun' (Умп-Рт-агУтУ+Кмп- (Умп-Фт-а1-¥т)+Ршп=0;

тгп-Утп+Сиг árn-YT+ÍT-cí+^x

X(0,36<YTn-0,S-/rp)+f%í2-(0.S6-yTn-0,6-yrp)=0;

$2-УГР+Ст2- (Угр-0,6-У-гп)'!Ъ2- (Yrp-0,6-YTn)+Cm3x

X(q3-Yrp)+Km3'(Q3-Yrp)-'pf3-0,

V

где nvín» пз - соотве.^твенко масса машины,

подрессоренная масса переднего »/.оста, масса трелевочного приспособления и дискретная иасса пакета хлыстов, дискретные массы пакета хлыстов; 1Л,' 1сц, 1к,i. 1кп. Ьп - соответственно MCí.íSHT гшершт врецдтаскся масс двигателя и ведущих частей сцепления, :.:омеп? ннерцги ведо>шх частей и вала сцепления, момент инерции валов коробки передач приведенный к выходному валу (КП) па J - передаче, иомент инерции привода.. переднего моста приведенный it колесам, момент инерции прзшгда заднего моста приведенный к колесам, момент инерции трактора в продольной плоскости; сип. сшэ, Смп. Cmi, c¡n2. Сиз, кИп, кшз. Нмп. !<mi, km2. Ктз - вертикальные жесткости и сопротивления соответственно передних шин, задних шин, переднего моста, элементов технологического оборудования, пакета хлыстов; 1к.j. írn. 1гз» 1бл. 1бз - соответственно пе-радаточные числа КП на 3-той передаче, - передаточные числа главной передачи переднего и заднего мостов машины, передаточные числа бортовых передач соответствующих мостов; T)Tpi,

S- - -

т>тР2 - соответственно КПД привода на передние и вадние колеса; МСц - крутящий момент сцепления; Мэк, j - крутящий момент на 3-той передаче, на выходном валу КП; МПм. Мзм.^ - крутящие моменты соответственно в ветвях привода переднего и заднего мостов; Рмп, Ршп. Ршз» Рт1 - приведенные силы соответственно, действующие на подвеску переднего моста, передние ,_защше вины, трелевочное приспособление.®

Рис.2 Расчетная схема колебаний трелевочного трактора: а - пачка на щите; 0 - пачка не касается вита; в - движение, при продольном ударе пачки в дат

Кгздый из рассмотренных случаев имеет свои особенности,

что отражается на уравнениях системы. Для второго случая происходят изменения в уравнениях, описывающих вертикальные (4), продольные (Б) колебания центра масс трактора, колебания центра масс пакета хлыстов (6):

Мт-Ут+Рмл-Сшэ- (д2-Уг+|?т-с+91Т)+0.6-ст2- (Угр-О.бх X (У1+<?Т • с+Ф1 • г-Ут;) -Каз • * с+91 • г , 6 • КтгХ

х(У1р-0.6-(У1+Фг-С+ФгГ-Ут))=0; (4)

и *

М-г'Хт-Сшпм^п, Г (Фкп"1п. Г (Хт+'Рт' (Ьт-3"к1))/Гк1>:

¡г^-Сшэм^э. у (<?кэ-1з. у (Хт+Фт-(Ьт-гка))/:

-КшгоГ1п. i•(Лкп-1п, Г(Хт+9т'(Ьт-Гк1))/гК1)/Гк2"

-Кшзм-1з. 1 • (9кз-1з. У (Хт+<?т- (Ьт-Гк2))/Гк2)/'ГК2+

+Рк1+Рк2-Рп-Рг2-Ргз=0; • (5)

М ,

П2-Угр+Ст2- (Угр-0,6- (У1+Ч>т-С+«Я-Г-Ут))+К!п2- Мр'О.бХ х(У1+<рТ-с+ФГг-'?7))=0. , , (6)

При удЕре лачки в ест меняет вид уравнение дл>Р' продольных колебаний остова:

»1 » * Мт'Хт-Сшпм' 1п. г ("Ркл'^п. ^ • (Хт+<?т- (Ьт-Гк1))/Гк1): :Гк1-Сшэм'i1(<?кэ-1э. Г(Хт+Фт'(Ьг-ГК2))/ГК2)/ГК2"

-Кшпм-1п. Г (<РкгГ*п, У (Хт+Фт* (Ь7-Гк1))/Гк1)/Гк2--Кшам^а. i • (Фкз"*э, з • (Хт+Фт* (Ьт-Гк2))/Гк2)/Гц2-

-СН- (х-Хт)-кн- (Х-Хт)+Рк1+Рк2-Рп-Рг2-Ргэ=0.(7) В качестве воздействия, при решении уравнений используются дискре.тные массивы микропрофилей опытных участков, полученные с учетом сглаживающей способности шин (кинематические воздействия на колеса машины и цг), воздействие на пачку хлыстов (чз), а также воздействие от удара пачки (х) и крутящий момент двигателя.

Важным критерием оценки работоспособности трелевочной машины является динамическая поперечная устойчивость.

Динамическая система имеет три степени свободы: поперечно - угловые перемещения центра масс машины - фп; переднего моста - а и угловые перемещения пакета хлыстов - в. При гтом учитываются возмущающие воздействия от.волока на колеса по правому <31п, <3?г> и левому агд, Ч2л бортам, сила трения Г,

возникающая ^еаду пакетом ^лыстов i¡ щитом, трелевочного приспособления, упругие свойства пачки.

На основании принципа Лагранжа и расчетной с хеш колебаний составлена система дифферент« льных уравнений:

ar [lTr+(D+L2)2-Gn/(9-g)]-lv [D-Gn-(l+L2)/(9-g)]'0+

+ а- (сру (фп-а-л)+с3у (?n-a-q2n',b3+q2fl/b3)-Cn'D2x

х(в-а-<Рп-Ч2п/Ьо^2Л/Ьз)*-кру- (фп-а-й)+к3у- (<?п*а--q2n/b3+q2ji/b3)-kn• о, - (С-ачРп'Чгп/Ьз+агл/Ьа) +

+6i•L2•Фп]"• Gr •pt•Фп-0; {BJ

1мп-а+спу («-qin/bn+qiji/bn)-Cpy (фп-а-й)+кпу (й--qm/t ,+qií'/bn)-kRy (фп-а-а)-С^п-рмп-с(=0; _ [ln+Qn-D2/(g-B)]-B+a- [D-Gn-(l+L2)/(9-e)]; <¡>n+cn-D2X

x(.3-a-<pn-q2n'/bn+q2ji/bn)+kn-D2- (B-a-í>n-q2n/bn+q2j¡/ /bn)-D-Qi-8-D-F*0,

где 1Тг " момент инерции машины относительно оси крена; 1МП ~ момент инерции переднего моста; 1п - момент инерции пакета хлыстов относительно оси, проходящей через, точку подвеса и центр касания второго конца пакета с вемлей; 6П, Gt. Gi, C^n - соответственно полный вес пакета, вес трактора, вес пакета приходящийся на. трактор, вес переднего моста; сп. кп - жесткость и сопротивление пакета хлыстов; сру, сПу. Cay, kpy, кПу, ksy - углевые жесткости и коэффициенты сопротивления соотьетстэенно подвески . переднего моста, шин передних и задних колес; ai=L2/ L?; a=L/LT.

Оценка точности paspaf с тайной математической" модели про-}изводилась путем сравнения расчетных и экспериментальных энергетических спектров. Величина статистики D2 ^ля поперечно- угловых колебаний остова трактора, динамических реакций переднего и заднего мостов соответственно равна 16,7, 8,37, и 2,35, при значении области принятия гипотезы х2 - 22,Со.

В четвертой главе наложены методика и результаты лабораторных и исследовательских испытаний. В задачи исследований входили вопросы по определению основных конструктивных и динамических параметров ыашшы.

В результате исследований определены: . момент инерции, координата центра масс трактора; углы продольной и попереч-

ной статической устойчивости; частоты собственных колебаний мостов; коэффициент распределения массы пачки между трактором и поверхностью движения для различных способов трелевки (за комель Ы), 18.. .0,38, за вершину - 0,56.. .0,73).

Анализ результатов исследований показал, что: при двоении на подъем с уклоном до 14°, трактор сохраняет устойчивость; с уменьшением объема пачки с 1,2 до 0,4 мэ значения вертикальной динамической реакции переднего моста увеличиваются' на 10...20%; максимальных значений вертикальные динамические реакции переднего и заднего мостов достигают при переезде единичных неровностей и соответственно равны 21,Б и 35,3 кН; при'трелевке за верашну амплитуда продольно-угловых колебаний остова трактора уменьшаются на 30%; при движении по магистральному волоку, по сравнению с пасечным, амплитуды угловых колебаний остова трактора уменьшаются на 50.. ,80%; значения напряжений несущей конструкции трелевочного приспособления при трелевке и подтаскивании древесины находятся в допустимых пределах и не превышают 250 МПа; '.в наиболее характерных условиях эксплуатации параметры машины исключают появление резонансных режимов,

Пятая глава содержит результаты теоретических исследований динамических процессов трелевочной машины на установившихся и неустановившихся режимах движения. Исследуемыми параметрами являлись: вертикальные динамические реакции мостов и поперечно-угловые колебания остова трактора. ,

Для решения, поставленных задач использовалась^разработанная математическая модель процесса движения машины.

В результате исследований определены максимальные значения и кривые распределения амплитуд поперечно-угловых колебаний остова трактора и вертикальных реакций мостов при различных режимах работы, жесткостях шин и подвески, для разных вариантов конструкции машины и технологического оборудования.

Анализ результатов исследований позволил сделать следующие выводы: высота подвеса груза и расстояние от точки подвеса до места чокеровки ввиду малого диапазона варьирования этих величин, что обусловлено конструктивно, не оказывают заметное влияние на амплитуды колебаний масс системы; при

увеличении "колеи трактора()от 1600 до 1900 мм амплитуды поперечно-угловых колебаний остова трактора уменьшается на 30...40%; при трелевке с отключенной блокировкой задней навески вертикальные динамические рзакции переднего и заднего мостов соответственно уменьшаются на 3 и 7%.

Анализ алиякия скорости движения на вертикальные динамические реакции мостов показал: наибольших значений амплитуды реакций заднего моста'достигают при скорости трелевки 10 км/ч, вероятности' появления реакций превышающих допусткшэ вначения 0,5%; разброс аначеиий амплитуд реакций переднего моста значительно меньше, практически исключается вероятность появления реакций свыше 8 кН; максимальных вначешш динамические реакции мостов достигают при переезде единичных неровностей, рекомендуемые скорости преодоления препятствий не более 6 км/ч.

Из условия возникновения резонансных режимов работы, допустимых нагрузок, определены рациональные параметры жест-костей передней подвески, передних и задних шин. На рис. 3 и 4 приведены данные, характеризующие динамическую нагружен-ность мостов трактора. ■ • •

оз

025 02 0.15 0.1 СШ5 О

1 - 2 3 4

В 9

Рис. 3 Кривые распределения амплитуд вертикальных реакций переднего моста полученные по результатам эксперимента (1) и расчета (2)

ДИш) 0Я5

0Л4 003 0.02 0.01

Л

\ 2

-

ч

20

30

40 1и,кН

Рис. 4 . Кривые распрэделения амплитуд вертикальных реакций заднего моста полученные по результатам эксперимента (1) и расчета (2)

На основании результатов исследований установлено, что при снижении значения десткостей шин и подвески на 30...502, уменьшается вертикальная динамическая нагруженность переднего и заднего мостов соответственно на 18...20 и 6...10Х.

ВЫВОДЫ

1. В результате производственных испытаний трелевочного трактора ТТР-401 установлено, что в наиболее характерных для Республики Беларусь условиях,'при удовлетворительной несущей способности грунтов его использование эффективно. При

' сплошных рубках, запасе насаждения 180...240 м3/га, среднем объеме хлыста 0,18...0,25 м3 и расстоянии трелевки 150...300 и, по сравнений с трактором ТДТ-55 его применение дает снижение удельной энергоемкости процесса трелевки на 20...40Х, '/себестоимости проведения работ-на 9...17Х, при атом абсолютная величина стоимости составляет 0,65...1,2 $/м3.

2. С увеличением расстояния трелевки производительность колесной трелевочной машины снижается менее интенсивно, чем гусеничной (на 5...15%). Это позволяет ее использовать на

расстояниях трелевки до 1000 м, а при необходимости - в режиме прямой вывозки древесины потребителю. Тг.-ate трактор эффективно использовать на небольших по запасу и размерам разрозненных лесосека., так ках отсутствует необходимость в его транспортировке с лесосеки на лесосеку.

3. Разработанная математическая модель позволяет провести всестороннюю оценку динамики исследуемого объекта. Оценка точности разработанной математической модели указывает на удовлетворительную сходимость результатов расчета и эксперимента. Величина статистики D2 для г.оперечно-угловых колебаний остова трактора, динамических реакций переднего и заднего мостов £>авна g..,16 при значении области принятия гипотезы к2 - 22.36.

4. В наиболее типичных для Республики Беларусь условиях эксплуатации значения динамических параметров трелевочной машины находятся в допустимых пределах. Эти показатели значительно снижаются при трелевке ва вершину: усилия з тросе -на 66%; амплитуды продольно-угловых колебаний остова трактора - на ЗОХ; амплитуды вертикальных динамических реакций заднего моста - на 10...30%. „

5. Установлено, что при выполнении операции подтаскивание бе^ использование нижнего канатоналравдявдего' блока, а также при подтаскивании 8а вершину усилия в тросе уменьшаются на 10... 16Х. о

6. Установлено, что зависимость амплитуд поперечно-угловых колебаний остова трактора от колеи носит линейный характер. При увеличении колеи трактора от 1600 до 1900 мм амплитуды колебаний снижаются на 3S...402. Преобладающая полоса частчт угловых колебаний остова обусловлена частотами воздействия со стороны неровностей поверхности движения и не зависит от способа трелевки и объема трелюемой пачки.

7. На динамику трактора и его устойчивость существенное влияние оказывает радиальная аесткость шин и подвески переднего моста. При снижении значения кесткостей подвески ка 30.. ,40£ и шин на 20...ЗОХ уменьшается вертикальная динамическая нагрукенность переднего и заднего иостоь соответственно на 18...20 и 6...10Х, Частотный анализ колебаний показал, что в условиях проведения испытаний динамические

параметры машины исключают появление резонансных режимов работы.

8. В результате проведенных исследований сформулированы следующие рекомендации, направленные на повышение эффективности работы трелевочной машины ТТР-401 и снижение ее динамической нагруженности: машину наиболее целесообразно использовать на промежуточных рубках, рубках главного пользования в насаждениях с несущей способностью грунта О,055...0,1 МПа со средним объемом хлыста 0,18...О,25 м3, при хлыстовой вывозке; при формировании и подтаскивании пачки хлыстов (деревьев) оС. эмом свыше 1,2 м3 рекомендуется использовать нижний канатонаправляющий блок; при эксплуатации в условиях со слабой несущей способностью грунтов эффективным является трелевка за комель, выстилание волска и использование цепей; рекомендуется не включать блокировку задней трехточечной навески при трелевке; рекомендуемые значения рабочих скоростей движения составляют 6...10 км/ч, скорость преодоления единичных неровностей не ¿алее 6 км/ч; рациональные значения радиальных жесткостей для передней подвески, передних и задних шин соответственно составляют: 200 кН/м; 200...300 кН/м; 300...400 кН/м.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Жуков A.B., Федоренчик A.C., Жорин A.B.' К. вопросу оценки эффективности применения малогабаритного трйЛевочного трактора на;- заготовке древесины. // Известия ВУЗов. Лесной журнал. - 1995, т. - С.73-76.

2. Бобровский С.Э., Клоков Д.В., Жорин A.B. Обоснование параметров мобильного энергетического средства и семейства лесных маоин на базе тракторов МТЗ. // Лес - 95. Тез. докл. межд. конф.- Минск, 1995. - С. 41.

3. Куков A.B., Федоренчик A.C., Жорин A.B. Имитационная модель поперечно - угловых колебаний трелевочного трактора. // Моделирование сельскохозяйственных процессов я машин. - Тез. докл. респ. конф. - Минск, 1996. - С. РЗ.

4. Луков A.B., Федоренчик A.C., Жорин A.B. Имитационная модель движения колесной трелевочной машины. // Материалы

международной научно-технической конференции "Современные

.проблемы машиноведения". - Гомель, 1996. - С. 136-137.

5. Zukov A.W.', Fiedoriecznlk А.З., Zorin A.W. Stan 1 perspektywy rozwoju technologll 1 przemyslu maszyn lesnych na Blalorusl. // Przeglad t^chnlkl rollnlczej i lesnej. 11/95. Vars?aw. - Nr. 17-18.

6. Fedorentschlk A., Shukov A., Shorln A., Entwicklung, "erwendung und Perspektiven der Au^nutzug der Holzbeschaf-fungsinaschinen iiO der Republik Belarus. Vorlauf leres ргодггтеп des XXX. Internationalen Symposiums "Mechanisierung der Waldarbeiten" FORMEC'96. - S. 165-177.

7. Жорин A.B., Клоков Д.В., Бычек A.H., Бобровский С.Э. Динамика колесных трелевочных машин. // Теория, проектирование и методы расчета лесных и деревообрабатывающих машин. -Теэ. докл. всероссийской конф. - Москва 1996.- С. 30.

и3. Жуков A.B., Федоренчик A.C., Жорин A.B., Результаты производственных испытаний опытного образца .трелевочного трактора на базе МТЗ-82. // Труды БГТУ. - Минск, 1996. - С.

диссертации Ж'"'рина Андрея Васильевича "Обоснование параметров трелевочно!"' машины на базе сельскохозяйственного трактора кл. 1,'4"

трелевочный трактор, технология лесозаготовок, стоимость, энергоемкость, дмамика, математическая модель

Целью работы являлись выбор и обоснование параметров трелевочной машины на базе сельскохозяйственного трактора кл.1,4, и технологии ее использования. На сновании сравнительных испытаний обоснована целесообразность применения новой колесной трелевочной машины на базе трактора МТЗ-82 по сравнению с применяемыми г настоящее время гусеничными машинами. С использованием разработанной математической модели обоснованы основные параметры нового колесного трелевочного

21-23.

РЕЗОЛЕ

о

трактора. Установлены показатели динамической нагруженное™ трелевочной системы при различных способах трелевки и условиях движения, частотные режимы, и значения амплитуд динамических усилий, на ходовую часть машины. Получены показатели устойчивости движения и влияния на них радиальной жесткости шии и подвески трактора, а также параметров технологического оборудования. Результаты исследований показали, что трелевочную мя^г-пу целесообразно использовать в насаждениях с несущей способностью грунта 0,05...0,1 МПа, запасе насаждения 180. ..240 м3/га и среднем объеме хлыста 0,18...0,25 мэ. Даны рекомендации по приемам работ, скоростным режимам, рейсовым нагрузкам и значениям жесткостей шип и подвески. Использование разработанных методик, реализованных в виде программных средств для ЭВМ, позволяет повысить эффективность проектных работ при создании аналогичных машин, и их эксплуатации.

РЭВЮМЭ

дысертацы! Жорына Аидрэя Вас1льев1ча 'л "Абгрунтаванне парачетрау тралевачнай маяшы на базе о сельскагаспадарчага трактара кл. 1,4"

тралевачны трактар, тэхналоПя лесанарыхтовак, кошт, энергаёмкасць, дынам!к&, матэматычная мадэль

Мзтай работы з'яуляецца выбар 1 абгрунтаванне параметрау тралевачнай машыны на базе сельскагдспадарчага трактара кл. 1,4, 1 тэхналогП яе выкарыстйння. На падставе парауиальных выпрабаванняу абгрунтавана мэтаэгоднасць прымянення новай колавай тралевачнай мааыны на базе трактара МТЗ-82 у парау-нанн! з выкарыстоуваемым1 у цяпераяш! час гусен1чным1 машы-нам1. 3 выкарысгоуваннем распрацаванай матэматычнай мадзл1 абгрунтаваны асноукыя параметры новага колавага тралевачнага трактара. Вызначзны паказчык! дынам1чнай нагружанасц1 тралевачнай с1стэмы пры розных спосабах тралеук1 i умовах руху, частотный рэжымы i значэння ампл1туд дьшам!чных намаганняу на_хадавую частку машыны. Атрыманы паказчыкг устойл1васц1 руху 1 уплыу на 1х радыядьнай цвёрдасц! шын 1 падвеск! трак-

тара, а таксама параметрау тзхналаг1чнага абсталявання. Вы-н1к1 даследаванняу паказал1, што тралевачную машьшу мэтаэ-годна выкарыстоуваць у насаджзннях в нясучай вдольнасцю грунту 0,055...0.1 МПа, запасе насаджэння 180...240 мэ/га 1 сярздн1м аб'еме хлыста 0.18...О,25 м3. Дадвены рэкамендацы! па приёмах работ, хуткасных рзжымах, рэйсавых нагрузках 1 значэннях цвердасцей шын 1 падвеск!. Выкарыстанне распраца-ваных методык, рэал1вованых у выглыдзе праграмных сродкау для ЭШ, д аз валя е павысШ эфектыунасць працы як на стады1 праеетавання аналаг1чных мааш. так 1 пры 1х зксплуатацы1.

SUMMARY

of the Andrey V. Zhorln dissertation

"Justification of the parameters of a skidder based on an agricultural tractor of class 1,4"

skldder, timber harvesting technology, cost, energy consumption, dynamics, mathematical model

The aims of the dissertation were the Justification of the parameters of a new wheeled skidder, and assessment of its operational efficiency. The expedlentlon of using the wheeled skldder based on the MTZ-82 was Justified in compare with a wldespear used lay-track tractor TDT-55. Developed mathimatical model of hauling process used for justification of train parameters of a new skidder. As a result, main dynamic parameters, dynamic load of chassis, and frequency regimes for different working conditions were determined. Influence of parameters of tires and'technological equipment the ¿tractor stability was- investigated. Having held research allowed to determine the working conditions where the using of Resigned tractor Is efficient - stock 180...240 m3/ha, stem valum 0,18...0,25 m3, force capaslty of the ground 0,055...0,1 MPa. Reconendations on operation, speed regimes, parameters of tires were given. The use of the developed methods realized as computer programs allows ta reduce designing time ar.d Improve the operation of the skldder.