автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Обоснование способа и механизма поворота колёсно-гусеничной лесотранспортной машины

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ухтинский государственный технический университет» (УГТУ)

На правах рукописи

Волосунов Михаил Владимирович

ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА И МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА КОЛЁСНО-ГУСЕНИЧНОЙ ЛЕСОТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ

Специальность 05.21.01 - «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 АПР 2015

Ухта 2015

005561367

005561367

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Ухтинский государственный технический университет» на кафедре лесных, деревообрабатывающих машин и материаловедения.

Научный руководитель: Шоль Николай Рихардович,

кандидат технических наук, профессор Официальные оппоненты: Смирнов Михаил Юрьевич,

доктор технических наук, доцент, профессор кафедры транспортно-технологических машин, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Поволжский государственный технологический университет» Кручинин Игорь Николаевич, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры транспорта и дорожного строительства, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный лесотехнический университет» Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия»

Защита состоится «16» июня 2015 г. в 900 часов на заседании диссертационного совета Д 212.115.02 при ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет» по адресу: 424000, Республика Марий Эл, г.Иошкар-Ола, пл. Ленина, дом 3, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет».

Автореферат разослан «11» марта 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, ^

кандидат технических наук, доцент А/' К. П. Рукомойников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современное лесозаготовительное производство невозможно представить без применения тяжёлой техники - трелёвочных и валочных машин. Машины взаимодействуют с предметом труда - деревом, грунтами лесосек. Значительные лесные запасы в России сосредоточены в северных регионах СЗФО (Карелия, Республика Коми, Архангельская обл.), Сибири и Дальнего Востока. Лесопокрытая площадь СЗФО составляет более 75 млн. га. Около 70% лесов произрастают на грунтах со слабой несущей способностью. В таких условиях применение колёсной техники ограничено, особенно в весенне-летний период, а использование тяжёлой гусеничной техники сопряжено со значительными издержками.

К тому же тяжёлые гусеничные машины, взаимодействуя с грунтами лесосек, образуют колею, уплотняют, наносят ущерб плодородному слою, препятствуя лесовозобновлению. Особенно критичны последствия в процессе маневрирования лесотранспортной техники, которое составляет 60...80% времени движения машины.

Основная лесозаготовительная техника региона - харвестеры и фор-вардеры Timberjack различных моделей и модификаций производства финской компании «John Deere Forestry Оу» и Valmet производства японской машиностроительной компании «Komatsu Limited». Применение зарубежной техники ограниченно спецификой региона и чрезмерной дороговизной иностранных машин. Отечественная техника не отвечает современным параметрам технологичности, надёжности и производительности, использование её в регионе незначительно.

Многолетний мировой, в том числе российский, опыт доказывает эффективность применения сочленённых модульных систем машин на базе ко-лёсно-гусеничной ходовой системы как лёгких, проходимых, унифицированных, производительных.

Однако необходимо изыскать новые научно обоснованные технические решения реализации способов взаимодействия колёсно-гусеничного движителя лесотранспортной машины (ЛТМ) с грунтами лесосек, обеспечивающие высокую производительность и соответствие лесоводственно-экологическим требованиям работ с учётом природно-климатических и производственных условий региона.

Цель работы - снижение энергоёмкости процесса поворота сочленённой лесотранспортной машины с колёсно-гусеничной ходовой системой при взаимодействии с грунтами лесосек.

Задачи исследования, поставленные в соответствии с целью работы: 1. Изучить существующие механизмы поворота сочленённых машин в области лесотранспортного и лесозаготовительного производства применительно к российским условиям эксплуатации, основываясь на возможности применения машин на грунтах со слабой несущей способностью (Республика Коми, Сибирь);

2. Оценить наиболее удачные варианты схем механизма поворота по критериям энергоёмкости процесса поворота лесотранспортной машины и негативной составляющей процесса воздействия движителя на грунты лесосеки;

3. Определить характер процесса взаимодействия движителя с опорной поверхностью с учётом неголономности грунта, фактора уплотнения грунта под движителем в зависимости от глубины колеи (в результате его погружения в грунт);

4. Выявить зависимость необходимого давления в гидроцилиндре механизма поворота от сопротивления грунта при повороте лесотранспортной машины, обосновать математической моделью данную зависимость;

5. Разработать модель механизма поворота, провести испытания и обосновать выбор схемы механизма поворота путём сравнения выходных данных процесса поворота новой и существующих конструкций;

6. Разработать принципиально новый механизм поворота применительно к слабонесущим грунтам лесосек как к самым тяжёлым условиям эксплуатации, отвечающий современным требованиям обеспечения надёжности и интенсификации лесозаготовительного производства.

Объект исследования - механизм поворота сочленённой лесотранспортной машины с колёсно-гусеничной ходовой системой.

Предмет исследования: математические модели, энергетические показатели процесса поворота сочленённой лесотранспортной машины при взаимодействии с деформируемыми грунтами лесосек с условием образования колеи.

Методы исследований: системный и структурный анализ, математическое, компьютерное и имитационное моделирование, лабораторный эксперимент.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Обоснованные параметры механизма поворота сочленённой лесотранспортной машины с колёсно-гусеничной ходовой системой, снижающие энергоёмкость процесса взаимодействия движителя с грунтом лесосеки.

2. Методика определения параметрических зависимостей энергоёмкости процесса поворота сочленённой транспортной машины путём количественной оценки максимального давления жидкости в гидроцилиндрах сервопривода механизма поворота.

3. Математическая модель процесса взаимодействия движителя ЛТМ с грунтом во время поворота с учётом конструктивных решений механизма на различных грунтах лесосек.

4. Обоснованные параметры компоновки и конструкции сочленённой лесотранспортной машины с разъёмными тяговыми и технологическими модулями, увеличивающими проходимость ЛТМ.

Научная новизна работы:

1. Разработан механизм поворота сочленённой лесотранспортной машины, отличающийся способностью тягового модуля вращаться вокруг его геометрического центра, конструктивным исполнением опор гидроцилиндров, позволяющим использовать развиваемую ими силу с максимальной эффективностью.

2. Разработана методика определения энергоёмкости процесса поворота сочленённой лесотранспортной машины, позволяющая обосновать параметры конструкции механизма поворота в зависимости от величины необходимого давления жидкости в гидроцилиндрах механизма.

3. Разработана математическая модель процесса взаимодействия движителя ЛТМ с грунтом во время поворота, отличающаяся возможностью количественной оценки энергоёмкости по критерию давления жидкости в гидроцилиндрах сервопривода механизма поворота в зависимости от свойств грунта, параметров движителя и способа поворота.

4. Предложен тип компоновки лесотранспортных машин, отличающийся снижением энергозатратности машин при маневрировании, снижением ущерба, наносимого грунту лесосеки во время транспортировки, увеличивающий проходимость машин и обеспечивающий унификацию применения тяговых и транспортно-технологических модулей.

Теоретическая значимость. Полученные зависимости и разработанная математическая модель взаимодействия движителей лесотранспортных машин с деформируемыми грунтами лесосек различных состояний и результаты их исследований дополняют теорию движения лесных машин.

Практическая значимость. Разработанный механизм снижает энергоёмкость процесса поворота сочленённой лесотранспортной машины. Предложенные технические решения совершенствования конструкции лесотранспортной техники позволяют уменьшить негативные последствия её применения для грунтов лесосек и повышают её проходимость. Использование теоретических разработок и результатов экспериментальных исследований позволит научно обоснованно производить выбор основных параметров механизма поворота сочленённой лесотранспортной машины, повысить качество проектирования, снизить металлоемкость при повышении надежности.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертация соответствует специальности 05.21.01 - «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства» по пунктам: 1 - Теория и методы воздействия техники и технологий на лесную среду в процессе заготовки древесного сырья и лесовыращивания; 2 — Исследование условий функционирования машин и оборудования, агрегатов, рабочих органов, средств управления.

Достоверность результатов и основных выводов, сформулированных в диссертации, обеспечивается использованием в работе современных апробированных теоретических подходов с применением математического, компьютерного и имитационного моделирования, а также подтверждается их

реализацией на экспериментальных моделях, совпадением теоретических и экспериментальных показателей с доверительной вероятностью 0,95 у полученных закономерностей, проверкой адекватности исследований по критериям Стьюдента, Фишера, Кохрена.

Апробация. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Межрегиональных молодежных научных конференциях "Севергеоэкотех" (Ухта, 2008-2012 годы); на Международных научно-технических конференциях "Актуальные проблемы лесного комплекса" (Брянск, 2009); "Системы. Методы. Технологии" (Братск, 2012), на Республиканском молодёжном инновационном конвенте "Молодёжь - будущему Республики Коми" (Ухта, 2013), на Республиканской научной конкурс-программе "Science battle" (Ухта, 2014), на заседании технического совета ОАО "Ремонтник" Республики Коми.

Реализация работы. Научные результаты исследований приняты к внедрению на ОАО "Ремонтник" Республики Коми, ИП "Черепанов С. А." Республики Коми и в учебный процесс при подготовке бакалавров по направлению подготовки 151000.62 "Технологические машины и оборудование" по курсу дисциплин Теория машин и оборудования отрасли: "Теория и конструкция машин и оборудования отрасли", "Проектирование лесозаготовительных машин" кафедры лесных деревообрабатывающих машин и материаловедения Ухтинского государственного технического университета.

Личное участие автора в получении результатов, изложенных в диссертации. Разработка математических моделей, исследование процессов взаимодействия в системе "лесотранспортная машина - грунт лесосеки", подготовка и проведение экспериментальных исследований, обработка полученных данных. Разработка эффективного механизма поворота сочленённой ле-сотранспортной машины.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 8 научных работах объемом 3,84 п. л., авторский вклад 60 %, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК и 1 патент на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных выводов и рекомендаций, списка литературы, включающего 87 наименований. Содержание работы изложено на 160 страницах машинописного текста, в том числе 115 страниц основного текста, иллюстрировано 37 рисунками, сопровождено 18 таблицами и 8 приложениями.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность темы диссертационной работы, цель работы, объект и предмет исследований, методы исследований, научная новизна, теоретическая и практическая значимость, основные научные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе диссертации рассматривается состояние проблемы формирования технико-эксплуатационных показателей процесса движения

лесотранспортных машин (J1TM) в системе взаимодействия "местность-машина".

Основы теории модульных машин для лесной промышленности были заложены в своих трудах следующими учёными: Г. М. Анисимовым, Б. М. Большаковым, В. Н. Меньшиковым, П. М. Мазуркиным, и др.

Выполнен анализ сочленённых модульных машин, изучен опыт зарубежных производителей лесотранспортной техники John Deere, Timbeijack, Valmet.

Рассмотрен вопрос специфики движения транспортных машин различной компоновки и применяемого движителя на различных поверхностях движения. Значительный вклад в решение этих вопросов внесли учёные В. В. Гуськов, Ю. Е. Автамонов, П. П. Артемьев, Г. А. Смирнов, В. И. Заславский, М. И. Зайчик, Ф. А. Опейко, Е. Д. Львов, В. Ф. Платонов, Н. А. Забавников, П. И. Иванов, А. О. Никитин, Я. Е. Фаробин.

Отмечены особенности движения машин по деформируемым грунтам в работах Н. А. Цытовича, И. И. Черкесова, К. Терцаги, М. Ф. Котова, И. Н. Кручинина и др.

Всесторонний анализ, проведённый в первой главе, показал, что недостаточно изучены вопросы взаимодействия ЛТМ с поверхностью лесосеки в процессе маневрирования на деформируемых грунтах с различной несущей способностью.

Анализ состояния вопроса позволил обосновать задачи исследований, объединённые общей целью: совершенствование ЛТМ на основе комплексной оценки эколого-энергетических показателей процесса движения транспортной системы на деформируемых грунтах с различной несущей способностью.

Во втором разделе диссертации приведены критерии выбора и оценки механизма поворота сочленённой транспортной машины.

Выполнен сравнительный анализ процессов поворота шарнирно-сочленённого тракгора с развитой колёсной и колёсно-гусеничной системой.

Выполнено аналитическое сравнение принципиальных конструктивных схем механизмов поворота транспортных машин по критерию Р - давления жидкости в гидроцилиндрах сервопривода механизма поворота.

Расчеты показывают, что на деформируемых грунтах поверхности с условием образования колеи критерий оценки энергоемкости поворота колес Р увеличивается по сравнению с поворотом на твердой поверхности. В условиях колееобразования применение колесио-гусеничного движителя (тандема) позволяет уменьшить энергоемкость поворота за счёт уменьшения глубины колеи по сравнению с колесным на тугопластичном глинистом грунте на 34 %, на текучепластичном глинистом грунте на 26,2 %. Иллюстрация зависимости приведена на рисунке 1.

0.1 0.225 0.75 -колесный движитель;

— тандем колесно-гусеничный. Рисунок 1 - Изменение давления гидрожидкости Р в сервоприводе механизма поворота и глубины колеи Иг (м) для глинистых грунтов

Выполнен анализ и приведены значения давлений на грунт от движителей различного конструктивного исполнения ЛТМ в зависимости от их параметров (таблицы 1 - 2)

Таблица 1 - Параметры гусеничного деформатора

Тип трактора Параметры одной гусеницы (деформатора)

О (к!Г) 1(м) Ъ (м) х~1/Ь Р(м2) <7 (к Па)

ТДТ-55М 64,0 2,44 0,42 5.82 1,025 62

ТЛТ-100 90,2 3,20 0,64 5,00 2,050 44

Таблица 2 - Параметры гусеничного деформатора

Тип трактора Параметры одного тандема

п 0(кН) Км) Ь (м) х - 1/Ь Р(м2) <7 (кПа)

Локомо Валмет 2 28,4 1,30 0,42 3,10 0,546 52

Тимберджек Экотрак 4 14,2 1,30 0,26 5,00 0,338 42

п - количество тандемов переднего энергетического модуля.

Разработана методика определения глубины колеи "И" при движении гусеничного движителя по деформируемым грунтам лесосек, учитывающая "Л" - поправочный коэффициент на неголономность процесса деформации грунта по толщине деформируемого слоя "Я,." и зависимость =/(Яг) на базе полученных корреляционных уравнений, в том числе £ = в виде:

К = А" {[Л2 + + 4 /С, ■ К, ] ■ (2 • К,)"'}, (!)

где К = 1 + 1ё(яг-.х/7^)- поправочный коэффициент на неголономность процесса деформации по глубине деформируемого слоя Нг;

К1 = Л-Б-Ч.-Р-Ч-НГ(Ч.-Ч)\ Кг=Л-д2-р-Нг;

А = \,\\\-м)2 X = /Г'; р = 2 1Ь; р =

\-м

Параметры -¡и, А, Д Е из теории механики грунта, где Цц- предел несущей способности грунта;

ц - максимальное давление движителя на грунт; х - отношение длины деформатора / к его ширине Ь (х = 1/Ь); /? — коэффициент, зависящий от поперечного расширения грунта; ц - коэффициент поперечного расширения грунта (коэффициент Пуассона);

Е- модуль деформации грунта.

Проанализирован характер затухания сжимающих напряжений по толщине деформируемого слоя. Напряжения имеют нелинейный, затухающий с разной интенсивностью, характер воздействия различных деформаторов на прочностное состояние по глубине деформируемого слоя грунта (рисунок 2).

Рисунок 2 - Графики изменений сг по глубине грунта для различных ЛТМ

Таким образом, значительную составляющую сопротивлений, препятствующих повороту машины, вносит величина заглубления движителя (колёс, гусениц) в грунт лесосеки. Критерием оценки энергоёмкости процесса поворота сочленённых лесотранспортных машин служит значение давления в сервоприводе (гидроцилиндрах) механизма поворота.

В третьем разделе диссертации проведены исследования четырёх различных конструктивных схем механизмов поворота сочленённых лесотранс-портных машин (рисунок 3), выполнен анализ рассматриваемых схем по критерию давления жидкости в сервоприводах механизма поворота.

1 - Традиционная схема поворота; 2 - Схема поворота за счёт пантографа;

3 - Рычажковая схема поворота; 4 - Новая схема поворота.

Рисунок 3 - Конструктивные схемы механизмов поворота сочленённых транспортных машин

Приведена полученная в результате исследований математическая модель процесса взаимодействия движителя ЛТМ с грунтом во время поворота с учётом конструктивных решений механизма на различных грунтах лесосек. Выполнена количественная оценка энергоёмкости процесса поворота ЛТМ по критерию "Р" - давления в гидроцилиндрах механизма поворота.

Р>С-

С-<ртр + К-8 + С0-м-УРС

\~H-tgq)

■ 7 —»пнп

(2)

где

Система ограничений целевой функции:

в, '¿„ Х^о (Ртр, >0; С = ас/ 2ЬС;

Со, <р°, /л, <ртр,- имеют строгие интервалы для определённых грунтов; 3, Ку- имеют определённые значения для различных типов шин. Р — давление в гидроцилиндре сервопривода механизма поворота; Ку - коэффициент сопротивления поперечной деформации профиля шины;

а - угол поворота модуля;

5-угол поперечной деформации профиля шины; УРС - функция площади деформатора задействованной в процессе; ас - ширина секции; -длина секции;

<рщ, - коэффициент трения резины шины (гусеницы) о грунт (боковой коэффициент сцепления);

/л - коэффициент поперечного расширения грунта (Пуассона);

¿/„ - диаметр поршня;

с1т — диаметр штока;

С0 - коэффициент объёмного сжатия;

(р° - угол внутреннего трения;

С - плечо приведения силы к оси;

Вр - расстояние между шарнирами крепления гидроцилиндров; 2, - функция кинематической зависимости механизма. 1

схема 1: 2, = -

схема 2: 2-, ■

:__4 _

схема 3: 2Ъ --■

схема 4: 2, =-

1

ас ■ сое а ■ л • (<£ - 0, 5й?„, )

По сравнению с традиционным способом поворота относительно точки О (рисунок 3, схема 1), поворот передней секции по схеме 4 относительно точки О' обуславливает снижение энергоёмкости процесса за счёт предложенного характера взаимодействия движителя со стенками колеи.

Исходя из кинематических зависимостей и на основании математических расчётов, создаём модель механизма поворота, вращение в которой осуществляется вокруг геометрического центра платформы ведущего (поворотного) модуля точки О' (рисунок 4) ЛТМ, с колёсно-гусеничным движителем.

а - прямолинейное движение, б- поворот машины. Рисунок 4 - Схема нового механизма поворота лесотранспортной машины

Полезной способностью разработанной конструкции ЛТМ является способность модулей "разъезжаться" друг относительно друга (рисунок 5). Возможность разъезда осуществляется сцепкой механизма поворота, выполнен-

а - транспортное положение; б - разъезд.

Рисунок 5 - Транспортное положение и разъезд модулей лесотранспортной

машины

В тяжёлых условиях, в которых невозможно движение транспортного средства из-за буксования тягового модуля ввиду увязания в грунт грузового модуля, возможно удалённое разъединение модулей из кабины оператора посредством электронного замка сцепки и отъезд тягового модуля на некоторое расстояние, при этом стальной трос удлиняется лебёдкой на необходимую величину. При достижении тяговым модулем приемлемых опорных свойств поверхности тяговый модуль останавливается и фиксируется в грунте дополнительными опорными элементами - аутригерами и отвалом, затем оператор включает лебёдку и подтягивает на стальном тросе грузовой модуль в транспортное положение. Система направляющих и пружин устройства сцепки под действием сил натяжения троса и реакций, наложенных на неё связей, самостоятельно позиционирует положение сцепного устройства механизма поворота и вводит его в зацепление электронного замка механизма сцепки.

Разработанный механизм поворота с электромеханической сцепкой позволяет унифицировать лесные машины путём применения единого транспортного модуля с универсальной сцепкой поворотного устройства. Прицепные технологические модули возможно применять как с технологическими лесогранспортными машинами (форвардеры), так и с машинами, не предна-

значенными для транспортировки грузов, но выполняющими необходимые технологические работы по валке, раскряжёвке и т. п. (харвестеры).

В четвёртом разделе диссертации приведены данные экспериментальных исследований механизма поворота лесотранспортной машины.

Объектом исследования является лабораторная установка - экспериментальная модель механизма поворота сочленённой лесотранспортной машины с колёсно-гусеничной ходовой системой собственного изготовления по приведённым данным патента на полезную модель №122354. Конструкция испытательной модели выполнена по принципу четвёртой схемы рисунка 3.

Сравнивались два способа поворота: традиционный (поворот относительно центра ломающейся рамы точка О, рисунок 6, а) и рекомендованный в соответствии с расчётами (поворот относительно геометрического центра мостов модуля точка 0\ рисунок 6, б).

Рисунок 6 - Схемы поворота модуля лесотранспортной машины

В качестве регистрирующей аппаратуры используем приёмник величины входящего электромагнитного сигнала, подключённый непосредственно к 3,5 миллиметровому разъёму персонального компьютера (разъём микрофона). Входящий сигнал обрабатывается и визуализируется приложением зву-

ковой карты в виде осциллограммы, разложенной по времени в выбранном масштабе.

Результаты определения давления жидкости в гидроцилиндре механизма поворота испытательного стенда получаем в виде осциллограммы и сводим их в таблицу 3 для сравнения с расчётными.

Таблица 3 - Сравнительные параметры давлений жидкости в гидроцилиндрах предлагаемой и традиционной схем поворота модели сочленённой ЛТМ на базе колёсно-гусеничного тандема_

№ Глубина грунта (колеи), Ъг(м) Состояние глинистого грунта Способ поворота Расчётное значение Р (МП а) Экспериментальное значение, Р (МП а)

1 0,10 Тугопластичное традиционный 11,71 11,98

2 0,10 новый 2,28 2,52

3 0,15 Текучепластичное традиционный 13,50 13,18

4 0,15 новый 1,36 1,31

Сравнивая полученные результаты эксперимента с результатами теоретических расчётов, получаем подтверждение эффективности сконструированного механизма поворота в заданных параметрах.

Определение объёма грунта, перемещаемого экспериментальной установкой в процессе осуществления поворота, проводилось математическим подсчётом исходя из кинематических зависимостей перемещений модуля, и подтверждено соответствующими замерами в ходе проведения эксперимента.

Полученные результаты в ходе экспериментальных исследований при определении объёмов перемещаемых грунтов для различных схем механизмов поворота на глинистых грунтах (тугопластичное и текучепластичное состояние соответственно) приведены в таблице 4

Таблица 4 - Сравнительные объёмы перемещаемых грунтов традиционной и предлагаемой схем поворота модели сочленённой ЛТМ на базе колёсно-гусеничного движителя___

№ Глубина грунта (колеи), Иг(м) Состояние глинистого грунта Способ поворота Объём перемещаемого грунта, V (м3)

1 0,10 Тугопластичное традиционный 0,100

2 0,10 новый 0,024

3 0,15 Текучепластичное традиционный 0,150

4 0,15 новый 0,036

Результаты экспериментальных исследований объёма перемещаемого грунта, срезаемого боковой поверхностью движителя, в процессе поворота ведущего (тягового) модуля предлагаемой и существующих схем механизмов поворота наглядно демонстрируют снижение перемещаемых объёмов как на тугопластичном, так и на текучепластичном грунтах при глубинах погруже-

ния модуля (колее) равных 0,1 м и 0,15 м, в 4 раза, что является положительным эффектом в области сохранения экологической обстановки при использовании в лесу транспортных систем.

Проверка достоверности по критериям Фишера, Кохрена, Стьюдента доказывает адекватность результатов исследований.

В пятом разделе диссертации проведены экономические исследования.

Экономическое обоснование выполняется определением показателей экономической эффективности на стадиях изготовления и эксплуатации.

Анализ экономической эффективности показал экономическую целесообразность применения нового механизма поворота. Срок окупаемости составляет 2,6 года.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Выводы:

1. Разработан комплекс методик, обеспечивающий научные основы выбора конструктивно-технологических параметров механизма поворота сочленённых лесотранспортных машин с различными типами движителей по показателям энергоёмкости процесса поворота, включающий в себя методику графоаналитического определения величины давления жидкости в гидроцилиндре сервопривода механизма на грунтах лесосек при различной глубине колеи; методику стендовых испытаний проектируемых конструкций механизмов поворота сочленённых ЛТМ с целью выявления пределов силовых воздействий; методику эмпирического определения нагрузки (давления) в гидроцилиндрах механизмов поворота сочленённых ЛТМ.

2. Обобщены факторы влияния на процесс поворота сочленённых транспортных машин, представляющие собой комплекс диссипативных сил, порождаемых силами сопротивления повороту машины в результате перемещения масс грунтов элементами движителя, что позволило обосновать необходимость создания нового механизма поворота, который, помимо снижения энергозатрат, требуемых на совершение поворота транспортной системы, уменьшает разрушительное воздействие со стороны движителя на опорную поверхность — грунты лесосек.

3. Выполнено аналитическое обоснование конструктивных параметров механизма поворота сочленённой ЛТМ, включающее определение возможных кинематических решений, взаимодействий и перемещений элементов конструкций, обеспечивающих возможность поворота машины в условиях колееобразования на грунтах различных состояний с учётом энергетических и экологических составляющих процесса.

4. Выполнены теоретические исследования силового баланса действующих нагрузок и получена математическая модель процесса взаимодействия движителя ЛТМ с грунтом во время поворота, позволяющая рассчитать необходимое давление жидкости в гидроцилиндрах механизма поворота с учётом способа поворота, конструкции механизма, состояния грун-

та и величины заглубления движителя в опорную поверхность с точностью до 90%.

5. Аналитически обосновано применение типа движителя и конструкции механизма поворота ЛТМ, обеспечивающих снижение необходимого усилия (давления жидкости в гидроцилиндре) за счёт уменьшения глубины колеи и предложенного характера взаимодействия движителя с грунтовыми массами при перемещении их в момент поворота.

6. Стендовые испытания разработанного механизма поворота колёсно-гусеничной сочленённой ЛТМ, в ходе которых механизм подвергался воздействию рабочих нагружений в условиях взаимодействия движителя с глинистыми грунтами различных состояний и различной величине заглубления движителя, позволили подтвердить работоспособность механизма, технологичность его использования и эффективность применения. Необходимое значение давления жидкости в сервоприводе гидроцилиндров предложенного механизма поворота относительно классической конструкции на тугопластичном грунте снизилось в 5 раз, а на текучепла-стичном грунте в 10 раз.

Основные рекомендации для машиностроительных предприятий лесозаготовительной отрасли:

1. При проектировании и изготовлении сочленённых транспортных машин для лесозаготовительной отрасли рекомендуется конструкция типа движителя ходовой части - колёсно-гусеничный однотандемный широкопрофильный для использования без дополнительных элементов (количество тандемов на борт ведущего модуля), двухтандемный для использования с дополнительными элементами конфигурации траков (внутренние боковые уплотняющие скосы-отвапы) для применения с целью снижения отрицательной экологической составляющей процесса движения машины в колее в условиях эксплуатации на грунтах со слабой несущей способностью.

2. При проектировании и изготовлении сочленённых ЛТМ рекомендуется двухмостовая конструкция ходовой части (количество мостов ведущего модуля) с целью обеспечения разъезда модулей для улучшения проходимости, а также с целью унификации применения различных технологических и энергетических модулей на лесопроизводстве (лесозаготовках).

3. При проектировании движителя ходовой части ЛТМ в условиях эксплуатации на грунтах со слабой несущей способностью рекомендуется общая конфигурация площадки загрузки под опорной поверхностью ко-лёсно-гусеничного движителя квадратной формы с параметрами пятна контакта 1м х 1м с целью снижения напряжений в толще грунта по глубине.

4. При проектировании и изготовлении рекомендуется применять разработанную конструкцию механизма поворота для комплектации малоскоростных сочленённых ЛТМ на базе колёсно-гусеничного движителя с целью снижения энергоёмкости процесса поворота на грунтах различных состояний в условиях образования колеи.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

В изданиях, рекомендованных ВАК Мннобрнауки Россия

1. Волосунов М. В. Модель нового механизма поворота модульной сочленённой лесотранспортной машины, теоретическое и практическое обоснование конструкции (статья) / М. В. Волосунов, Н. Р. Шоль, Е. А. Будевич // Вестник Поволжского государственного технологического университета: Лес. Экология. Природопользование. - Йошкар-Ола: ПГТУ, 2013. - № 1 - С 57-63. (0,69/0,23).

2. Волосунов М. В. Модель нового механизма поворота, теоретическое обоснование конструкции (статья) / М. В. Волосунов, Г. П. Дроздовский // Системы. Методы. Технологии. Братск: - 2012. - № 4 (16) - С 117-119 (0,52/0,31).

3. Волосунов М. В. Оценка энергоёмкости механизмов поворота модульных сочленённых лесотранспортных машин (статья) / М. В. Волосунов // Вестник Московского государственного университета леса : Лесной вестник. - Москва: МГУЛ, 2013. - № 1. - С. 37-39. (0,38).

В статьях, материалах конференций

4. Волосунов М. В. Исследование процесса распределения напряжений по глубине деформируемого слоя поверхности лесосеки от взаимодействия ходовых систем лесозаготовительных машин (статья) / М. В. Волосунов, Р. Л. Санжапов // XI Сборник научных трудов: материалы научно-технической конференции (17-19 марта 2010 г., Ухта): в 3 ч.; Ч.З. - Ухта-УГТУ, 2010.-С.171-176. (0,35/0,18).

5. Дроздовский Г. П. Анализ методик определения глубины колеи в процессе взаимодействия трелёвочных тракторов с деформируемой поверхностью лесосек (статья) / Г. П. Дроздовский, М. В. Волосунов //Актуальные проблемы лесного комплекса. Выпуск 18. - Брянск: БГИТА, 2009. - С 17-20 (0,48/0,24).

6. Дроздовский Г. П. Анализ принципиальных схем механизма поворота модульных сочленённых лесотранспортных машин (статья) / Г. П. Дроздовский, Н. Р. Шоль, М. В. Волосунов // Сборник научных трудов : материалы научно-технической конференции (20-23 сентября 2011 г.): в 3 ч.; ч. 11 / под ред. Н. Д. Цхадая. - Ухта: УГТУ, 2011. - С. 185-189. (0,29/0,17).

7. Дроздовский Г. П. Энергоёмкость поворота опорных колёс лесного трелёвочного трактора на твёрдой поверхности (статья) / Г. П. Дроздовский, М. В. Волосунов, // Лесной комплекс: состояние и перспективы развития : материалы научно-технической конференции (1-30 ноября 2008 г., г. Брянск). - Брянск: БГИТА, 2008. - С. 12-16. (0,50/0,25).

В патентах

8. Пат. 122354 Российская Федерация МПК8 В 62 О 12/02. Механизм поворота модульной сочлененной транспортной машины / Волосунов М. В., Дроздовский Г. П. ; заявитель и патентообладатель Ухтин. гос-ный техн. ун-т.201216414/11 ; заявл. 25.06.2012 ; опубл. 27.11.2012, Бюл. № 33. -7с.: ил.

Просим принять участие в работе диссертационного совета Д 212.115.02 или выслать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, подписанный и заверенный печатью учреждения, по адресу: 424000, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, дом 3, ПГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Рукомойникову К.П. Факс (8362)41-08-72.

Отпечатано в типографии Ухтинского государственного технического университета Республика Коми, г. Ухта, ул. Октябрьская, 13. Усл. печ. л. 1,2. Тираж 120экз. Подписано в печать 06.03.201S г. ЗаявкаМ 4940.