автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Повышение эффективности функционирования колесных лесохозяйственных машин снижением их динамической нагруженности

На правах рукописи

Гусейнов Элдар Муса оглы

Повышение эффективности функционирования колесных лесохозяйственных машин снижением их динамической нагруженности

05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Архангельск 2005

Работа выполнена в Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии им. С.М. Кирова.

Научный консультант — заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Патякин В.И.

Официальные оппоненты — заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Морозов С.И.

— доктор технических наук, профессор Добрынин Ю.А.

— доктор технических наук, профессор Сюнёв B.C.

Ведущая организация — Санкт-Петербургский научно-исследовательский

институт лесного хозяйства.

Защита диссертации состоится 29 декабря 2005 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д.212.008.01 при Архангельском государственном техническом университете (163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17, ауд. 1228).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Архангельского государственного технического университета.

Автореферат разослан « » ноября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

V /

tri

А.Е. Земцовский

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы

Современная тенденция лесозаготовок в Российской Федерации — сохранение лесных ресурсов в малолесных регионах путем проведения несплошных рубок и рубок ухода за лесом машинами средней и малой мощности с полным выполнением лесоводственных требований. Широкое внедрение таких рубок сдерживается малым уровнем их механизации и, как следствие, низкой производительностью. Кроме того, эти машины должны соответствовать не только ле-соводственным, но и динамическим требованиям поскольку динамическая на-груженность определяет не только производительность, долговечность и экономичность машины, но и воздействие на лесную почву через движитель.

Базовыми машинами лесозаготовок являются тракторы и автомобили. Колесные лесохозяйственные машины (КЛХМ) моделируются (отображаются) чаще совокупностью механических систем. Системное моделирование позволяет определять закономерности их функционирования и динамическую нагруженность, решать задачи функционального анализа, параметрической оптимизации и управления. Оптимизация параметров и управления — двуединая проблема обеспечения устойчивости движения КЛХМ, их экономичности и долговечности, минимальной динамической нагруженности, а в целом — квазиоптимального их функционирования.

Проблема нагруженности тракторов и автомобилей затрагивается прямо или косвенно во многих монографиях, ученых трудах и исследованиях. Однако для КЛХМ недостаточно еще изучены проблемы устойчивости, параметрического анализа, оптимизации параметров и синтеза управления. Кроме того, в последний период теоретическая часть работ чаще выполняется решением на ЭВМ. Поэтому целью предлагаемого исследования ставится аналитическая разработка прикладной теории нагруженности КЛХМ, а на этой основе — путей ее снижения и реализации технических решений.

Цель и задачи исследований. Цель работы — снижение нагруженно-сти КЛХМ и лесной почвы. Соответствующие задачи исследования:

1. Провести анализ выполненных исследований по динамике тракторов и автомобилей, в т.ч. в лесозаготовительных системах, и разработать аналитическую прикладную теорию их нагруженности в переходных и стационарных режимах движения, включающей основным критерием радиальное и касательное силовое взаимодействие колеса и почвы, эффективные аналитические методы расчета, оптимизации параметров и синтеза управления.

2. Разработать комплекс методик экстремального, интерполированного, интегрального, функционального и параметрического анализа нагруженности основных систем машин для заготовки и вывозки леса.

3. Разработать эффективные методики оптимизации параметров, аппроксимативного и аналитического синтеза управления, минимизирующие динамическую нагруженность основных систем лесотранспортных машин и, как следствие, повышающих их экономичность и долговечность.

4. Обосновать расчетные и математические модели основных подсистем лесозаготовительных машин и возможное их упрощение для аналитического решения, оптимизации параметров и выявления закономерностей их функционирования.

, 5. Оптимизировать упруго-диссипативные связи КЛХМ и получить расчетные формулы их оптимальных или рациональных значений.

6. Обосновать рациональные структуры основных подсистем КЛХМ и характеристики упруго-диссипативных связей.

7. Исследовать устойчивость малоустойчивых подсистем КЛХМ, определить границы устойчивости и рациональные или оптимальные параметры, доставляющие устойчивость их функционирования.

8. Провести испытания нагруженности силовой передачи экспериментального колесного трактора и сопоставить результаты с теоретическим расчетом.

9. Провести экспериментальные исследования нагруженности различных структур рессорного подвешивания колесного трактора и сопоставить результаты с теоретическим расчетом.

10. Выполнить экспериментальные исследования нагруженности гидроманипулятора в режимах подъема дерева стрелой и его переноса поворотом манипулятора по заданному плавному управлению.

11. Разработать рекомендации и технические решения, реализующие минимальную динамическую нагруженность КЛХМ.

12. Разработать и создать методом радикальной модификации колесный лесохозяйственный трактор (КЛХТ) с шарнирно-сочлененной рамой класса тяги 6—20 кН, отвечающий лесоводственным требованиям с минимальной нагруженностью.

13. Разработать прикладную теорию нагруженности созданного трактора, соответствующую общей теории нагруженности КЛХМ.

14. Провести экспериментальные исследования нагруженности трактора для апробации характеристик его функционирования и нагруженности.

Объекты и методы исследований. Объектом теоретических исследований являлись лесозаготовительно-транспортные системы на базе КЛХМ: машины рубок ухода, трелевочные колесные машины лебедочно-щитовые и с гидроманипулятором, лесовозы и сортиментовозы. Испытания гидроманипулятора с деревом проводились на натурном стенде, силовой передачи и упруго-диссипативных связей шин и коника — на экспериментальном тракторе Т-40ЛБ с пачкой, а различных структур рессорного подвешивания — на тракторе Т-80Л с пачкой. Производственные испытания осуществлялись на разработанной методом радикальной модификации конструкции трактора с пачкой и без нее.

Аналитический расчет базировался на применении и развитии методов системного подхода с использованием декомпозиционных расчетных моделей, функционального анализа, параметрической оптимизации и синтеза управления. Аналитическое решение переходных процессов в линейной системе осуществлялось эффективным методом операционного исчисления Лапласа в форме Карсона, а нелинейных — методом усреднения (асимптотического интегрирования). Для изучения стационарного случайного процесса использовалась спектральная теория с эффективным аппаратом передаточ-

ных функций. В нелинейном случае применялась статистическая линеаризация, а в сложных случаях — решение с помощью ЭВМ.

Экспериментальные исследования базировались на тензометрических и других датчиках с подачей сигналов на шлейфы осциллографа. Обработка осциллограмм осуществлялась на ЭВМ по стандартным программам. Основными показателями нагруженности являлись технологические усилия и крутящие моменты в упруго-диссипативных связях и ускорения инерционных блоков.

Научная новизна работы:

1. Обоснованы расчетные модели лесозаготовительно-транспортных систем и их упрощение на основе частотного и нагрузочного анализа, декомпозиции большой размерности для выявления основных закономерностей их функционирования.

2. Разработана аналитическая прикладная теория нагруженности лесозаготовительных транспортных систем в переходных и стационарных режимах движения, включающая основным критерием покоординатное взаимодействие колеса и почвы, эффективные аналитические методы расчета, оптимизации параметров и синтеза управления.

3. Разработана прикладная теория нагруженности нового КЛХТ, учитывающая функционирование его узлов в различных технологических операциях.

4. Развита прикладная теория нагруженности гидроманипулятора с учетом аппроксимации управления и управляющих усилий и специфики функционирования в лесных условиях.

5. Разработана эффективная методология (стратегия) научного поиска путей снижения нагруженности основных систем машин для заготовки и вывозки леса, включающая обоснование рациональных структур подсистем и характеристик упруго-диссипативных связей, установление закономерностей их функционирования и динамической нагруженности, функциональный (интерполированный) и параметрический анализы, параметрическую оптимизацию и синтез управления, технические решения и научные рекомендации по минимизации динамической нагруженности.

6. Разработан комплекс методик экстремального, интерполированного и интегрального, функционального и параметрического анализа нагруженно-сти основных систем машин для заготовки и вывозки леса.

7. Разработаны эффективные методики параметрической оптимизации, аппроксимированного и аналитического синтеза управления, минимизирующие динамическую нагруженность основных подсистем и повышающие их экономичность и долговечность.

8. Оптимизированы упруго-диссипативные связи КЛХМ и получены расчетные выражения их квазиоптимальных параметров. Выполнен аппроксимированный синтез управления манипулятором и аналитический — разгоном трелевочной системы.

9. Определены границы устойчивости исследованных малоустойчивых систем и квазиоптимальные параметры, доставляющие максимум устойчивости их функционирования.

10. Установлены рациональные структуры исследованных подсистем и характеристики упруго-диссипативных связей.

11. Установлены закономерности функционирования и динамической нагруженности исследованных подсистем, а также уровни нагруженности.

Значимость для теории и практики

Разработанная прикладная теория и стратегия научного снижения нагруженности КЛХМ и лесной почвы минимизирует их динамическую нагруженность, а также максимизирует экономичность, долговечность и служит основой квазиоптимального проектирования.

Разработанные методики функционального анализа устанавливают закономерности функционирования и нагруженности, и как следствие, характер и уровень нагруженности и ее зависимость от параметров системы, в первую очередь от параметров жесткости и диссипации. Методики параметрической оптимизации минимизируют экстремально или интегрально уровень нагруженности и дают расчетные формулы и числовые значения квазиоптимальных параметров.

Методики синтеза пассивного управления дают квазиоптимальные характеристики упруго-диссипативных связей, а активного управления — рациональные энергосиловые или тяговые характеристики приводов КЛХМ.

Выявленные рациональные структуры лесотранспортных систем приближают возможные передаточные функции их функционирования к идеальным по минимальному уровню нагруженности. Обоснованная декомпозиция расчетных и математических моделей позволяет выполнить аналитический расчет, функциональный анализ и параметрическую оптимизацию. Обеспечение устойчивости малоустойчивым системам исключает их катастрофу. Если критерии устойчивости и нагруженности противоречивы, то принимается компромиссное решение или с полным приоритетом устойчивости лесозаготовительной или лесотранспортной системы.

• Проведенные испытания силовой передачи трелевочной системы <трактор Т-40ЛБ + пачка хлыстов> подтвердили адекватность моделей натурному образцу по частотному спектру, характеру и уровню крутящих моментов в шинах и усилий в упруго-диссипативных связях <коник—рама>. Подтверждены также экспериментально расчетные квазиоптимальные параметры жесткости и диссипации отмеченных связей. Испытания различных структур рессорного подвешивания трелевочной системы <трактор Т-80Л + пачка хлыстов> подтвердили теоретические расчеты лесовозных систем с одно- и двухступенчатым подвесом. Установлено также, что нагруженность

трактора возрастает со скоростью движения, а при и й 5 м/с становится целесообразным двухступенчатое рессорное подвешивание колесного тягача с оптимальным соотношением прогибов и диссипации по ступеням подвеса.

По результатам теоретических исследований разработаны рекомендации и технические решения, обеспечивающие минимизацию нагруженности КЛХМ. Часть решений защищена авторскими свидетельствами. В 1970 г. на кафедре ПСЛМ ЛТА возникла идея быстрого создания КЛХТ с шарнирно-сочлененной рамой путем радикальной модификации сельхозтрактора. При активном и непосредственном участии автора был разработан и создан экс-

периментальный его образец в производственных мастерских ЛТА. Затем работы велись в содружестве с НПО «Силава», Онежским, Минским, Липецким, Владимировским и Харьковским тракторными заводами.

Для нового трактора разработана прикладная теория нагруженности его узлов и связей. Проведены производственные испытания его функционирования и нагруженности. Материалы разработок и испытаний используются на перечисленных выше заводах и в учебном процессе ЛТА—СПбГЛТА. Достоверность полученных результатов колеблется в пределах (85...95)% ? зависимости от принятого критерия нагруженности. Для квазиоптимальных параметров системы она высокая ввиду того, что экстремальные свойства сохраняются при упрощении модели. Суть в том, что гибкость и нагруженность неконсервативной системы определяются низшей собственной частотой и параметрами жесткости и диссипации. В линейном случае нагруженность пропорциональна величине внешнего воздействия.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Прикладная аналитическая теория нагруженности лесозаготовитель-но-транспортных систем в переходных и стационарных режимах движения, содержащая критерием опорные реакции, эффективные методы расчета, оптимизации параметров и синтеза управления.

2. Прикладная теория нагруженности разработанного КЛХТ, включающая расчетные и экспериментальные исследования и специфику функционирования технологического оборудования: гидроманипулятор (ГМП)—г привод, щит—пачка, коник—пачка.

3. Методология (стратегия) снижения нагруженности лесозаготови-тельно-транспортных систем, включающая обоснование рациональных структур и характеристик связей, функциональный и параметрический анализы, оптимизацию параметров и синтез управления, технические решения и научные рекомендации по минимизации нагруженности.

4. Комплекс эффективных методик анализа и оптимизации параметров, минимизирующих нагруженность КЛХМ.

;5. Декомпозиционные расчетные модели и закономерности функционирования и нагруженности подсистем.

6. Расчетные формулы и числовые значения оптимальных параметров упруго-диссипативных связей.

7. Рациональные структуры подсистем и расчетные выражения параметров, доставляющих устойчивость их функционирования.

8. Научные рекомендации и технические решения по снижению нагруженности KJIXM.

9. Разработка и испытание нового KJIXT.

Реализация работы. В экспериментально-производственной мастерской лесотехнической академии (ЛТА) с активным участием автора были изготовлены пять колесных лесохозяйственных тракторов (КЛХТ) на базе Т-40АМ Липецкого тракторного завода с четырьмя ведущими колесами одинакового размера со щитом и лебедкой для трелевки леса (1975-76 гг.).

В 1977—1991 гг. ЛТА совместно с НПО «Силава» организовали серийный выпуск КЛХТ на заводе «Ригалесмаш». В 1978 году один трактор был продемонстрирован на ВДНХ СССР, а разработчики КЛХТ награждены бронзовой медалью.

Затем ЛТА совместно с НПО «Силава» создали бесчокерные трелевочные тракторы Т-40ЛБ с гидроманипулятором и зажимным коником. В 1985 году на этой основе создан Т-40ЛБ с пачковым захватом.

: В 1973 году ЛТА совместно с Харьковским заводом тракторных самоходных шасси (ХЗТСШ) создали экспериментальные образцы тракторов ТЛ-28. Аналогичные машины изготовлены в ЛТА на базе трактора Т-25А с чокерным и бесчокерным технологическим оборудованием.

В ЛТА на базе Т-25А была создана машина для разделки деревьев в вертикальном положении на рубках ухода. Кроме этого был изготовлен трелевочный трактор на базе МТЗ для несплошных рубок. Созданные на базе Т-40АМ трактора прошли производственные испытания в лесхозах и леспромхозах Ленинградской и Новгородской областях, Карельской, Латвийской и Литовской республиках. По результатам государственных испытаний

и

трактор ТЛ-28 рекомендован к серийному выпуску. Некоторые рекомендации по компоновке и конструкции КЛХТ отражены в утвержденных Гослесхозом лесотехнических требованиях.

Апробация работы. Результаты исследований отражены в научных отчетах лаборатории по проблемам механизации лесозаготовок ЛТА (1973— 1988 гг.), кафедр технологии лесного машиностроения и ремонта (1980— 1982 гг.), и технологии лесозаготовительных производств (1991—2004 гг.), докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях ЛТА (1973—2004 гг.), Всесоюзном научно-техническом семинаре по проблемам рубок ухода (г. Шучинск, 1980 г.), на конференциях молодых ученых в Латвийской ССР (г. Рига, 1981 г.) и специалистов НТП лесозаготовительных учреждений (г. Свердловск, 1985 г.), на конференциях «Повышение эффективности лесного комплекса Карельской АССР» (г. Петрозаводск, 1985 г.), «Комплексное и рациональное использование лесных ресурсов» (г.Минск, 1985 г.), «Эколого-экономические проблемы лесного комплекса» (г. Санкт-Петербург., 1997 г.), а также Международном форуме «Лесопромышленный комплекс России XXI века» (г. Санкт-Петербург, 2002 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 42 научные работы, в том числе: две монографии, 25 печатных работ, получены 14 авторских свидетельств на изобретения. Автор работы в 1979 г. награжден бронзовой медалью ВДНХ СССР.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 11 глав, заключения, списка использованных источников из 75 наименований и приложения. Общий объем работы 519 страниц текста, в т.ч. 147 рисунков и 59 таблиц.

Основное содержание работы

Во введении отражены актуальность проблемы снижения нагруженности КЛХМ, задачи и новизна исследований, общая характеристика работы и научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведены основные требования к функционированию КЛХМ и анализ исследований по нагруженности тракторов и автомобилей.

Основы динамики последних заложены в работах И.Б. Барского, В.И. Варавы, С.И.Морозова, Р.А.Ротенберга, АА.Хачаторова, B.C. Шуплякова, H.H. Яценко и др. Динамическая нагруженность лесохозяйственных машин с учетом пачки (дерева) и технологического оборудования развита в работах С.Ф. Орлова, В.А.Александрова, Г.М.Анисимова, О.М. Ведерникова, Б.Г. Гастева, Ю.А. Добрынина, A.B. Жукова, В.М. Котикова, A.M. Кочнева, В.И. Патякина, М.Ф. Семенова, B.C. Сюнёва, A.M. Цыпука, И.Р. Шегельмана и др. Задачи моделирования пачки (дерева) и оптимизации параметров колесных машин отражены в работах В.А. Александрова, Б.Г. Гастева, В.И. Варавы, Ю.А. Добрынина, А М. Кочнева и др. Обобщающие и расчетные исследования по прогнозированию надежности автомобилей выполнены B.C. Лукинским.

Из анализа отмеченных работ следует малый объем исследований по устойчивости движения, параметрической оптимизации, выбору структуры систем и синтезу управления, покоординатному взаимодействию шина— почва (путь), пачка—щит и пр. Поэтому была выработана стратегия системного аналитического поиска путей снижения нагруженности КЛХМ и лесной почвы, включающая обоснование моделей и их декомпозицию (упрощение) на подсистемы, задание основным критерием нагруженности покоординатное взаимодействие шина—почва, спектрально-параметрический анализ нагруженности и параметрическую оптимизацию упруго-диссипативных связей подсистем, разработку рекомендаций и технических решений, минимизирующих вибронагруженность КЛХМ и лесной почвы, экспериментальное исследование рессорных и крутильных подсистем и технологических: ГМП—привод, пачка—щит, пачка—коник, разработку, расчет и испытание нового КЛХТ (Т-40Л, ТЛ-28) с шарнирно-сочлененной рамой и различным технологическим оборудованием, отвечающего лесоводственным и динамическим требованиям.

Вторая глава посвящена исследованию вибронагруженности и устойчивости сортиментовоза (СВ). Для квазисимметричного кузова пространственная модель разделяется на две плоские (рис. 1), а первая при Jy =(1±± 0,2)т1\1г — на две одномерные. Уравнения состояния СВ в относительных

Рис. 1. Расчетные схемы двухступенчатого подвеса сортиментовоза в продольно-вертикальной (а) и поперечной (б) плоскостях симметрии

координатах xit xki, i = 1,2 — деформациях линеаризованных связей для Уд = = Jy- mlik, Ji -Jy+ ml}> mA ~ J A/I1 > l = h + h-

^l) - J A(*2 + ^2) + + cJ2Xl = -JlXxl + JJK2> - Ja(XX + + У((3с2 + + Pi/f*2 + cT/2x2 = /д^, - Jxzn, (1)

= -<J2+mll2)zKl+JAzKl,

-Ja(*i +xKl) + Ji(x2 + хк2) + 12[т2хк2 +(32xk2 + + c2xk2 ] = ~СЛ +т21г )zk2 +J&ZK„ где m, J, с, P — параметры инертности, жесткости и диссипации.

Методика оптимизации. 1. По декомпозиционным моделям (1) для заданной спектральной плотности неровности пути S„(<±>) выявляются дисперсии Dr = а* реакций связей, в т.ч. колесо—почва:

Ак = iu^^oksK-2n + lV8K+4dTVo], DX1 = ^mn0/4ßT, (2)

D*2 =^c2/4ßT, Drx =ß2TD,2 +c]Dxl = ^(c2ßT +^0mcTVßT),

5K =/* /Л, Mo = 1 + Ц, Ц = mK / m2, ß* = 20хЛ/стти,

где — внешнее воздействие; ц, 5, -öT — соотношение параметров.

2. Минимизация функционала Dr< (5К, i3T) дает оптимумы отношений 5К =/к //т, öT = ßT / ßKp, доставляющих ему минимум:

Эяг/Э0а; = 0, 5^=4 = ,—. =[5Kpi0 +^(6-'-2)]/4^i0i О) Л V^o

при ц, = 0,2 получаем 8° =41; 5° =///£ = 0,71, ö? = 0,35, где 5К, 5 — соотношение прогибов по ступеням подвеса.

3. Минимизация функционалов D^Cßr), frT(ßr. Зг) = min, дает:

ßf =ц0тст2/с2, e? = 0,5V/K//T; ^ =mc2Jc2> (4)

ß2 =ß°T^l + (H-e)2/^o -l] = 0,15ß°T.

4. Для параметров ß?, 5° = opt min Д-т = Q,5C,vстЛ]\10тс2 . (5)

5. Для листовых рессор по условиям статистической эквивалентности Fo = l,25ß0aÄ, al = ;w2/4ß?, ß°2 = \iümc2Jc2 :

F04=0,17n0mc2c2, = Од(б^02 + ^mclc&W/Ft). (6)

6. Графики функций аГт(и) при различном трении (см. рис. 2). Графики аГт(и) (рис. 2) оптимизированной подсистемы наглядно иллюстрируют нарастание вибронагруженности со скоростью и. При этом opt ß = = ßo = cnt не зависит от возмущения пути £и (см. 4), a F0 — зависит, т.е. не

может быть оптимальным для различных дорог и скоростей движения (см', рис. 2). Уже отсюда следует наилучшая (opt) линейная характеристика диссипации F = -ßx Фрикционное трение допускается с улучшенной характеристикой. Дисперсия реакций шин (2) пропорциональна жесткостям подвеса (ст • сг), которые ограничиваются снизу условиями боковой устойчивости и реализации. В одноступенчатом шинном подвесе (fi 7 см) реальная диссипация Ф S 0,1 почти в три раза меньше расчетной. Поэтому при и > 5.. .7 м/с

необходим двухступенчатый подвес с основной гибкостью и диссипацией в рамной ступени при виброзащитной шинной:

/р //ш = л/^/М-о = 0,4, fp +/ш = 8,5 + 3,5 = 12 см, $=0,35,

где/ш,/р — статические прогибы шин и рессор.

Обязательные условия боковой устойчивости СВ в одно- и двухступенчатом подвесе при сэ = сг • / с^:

czb2 = hmgh, c3bl =kimgh, кг > 2,5, bK>b, (7)

где m, 2b, h — масса брутто, база и уровень ЦТ над плоскостью опор.

По критерию min max Re pj = max \hi\ выявлено оптимальное соотношение покоординатных жесткостей рамного подвеса су = (сгЬ2 - mgh) / агоЛт-1, доставляющее максимум боковой устойчивости СВ. Важными условиями одномерного двухступенчатого подвеса оператора определена обязательность двойной диссипации и исключения равенства частот подвеса СВ и сиденья с

оператором: v01 vb ß? = 0,3cimb ß0= l,2ßic0/ci, F0= 1,25 Р0ст*. (8)

В третьей главе исследуется вибронагруженность приводов лесовоза по обобщенным моделям (рис. 3). Уравнения кинетостатики по схеме рис. 3 б при Jd ~ cnt:

Jriïd + РэФэ + ск, (Фэ - Фк, ) + (Фэ - Фк? ) = Щ = Ме + Mit), ■Л^Фк, -<?1Ч(Фэ-ФЧ) + С|(Фк1 "ФсЭ + РКФк, -Фе) = 0, Л2фк2 -сК2(Фэ -Фк2) + с2(Фк2 -фс) + Рг(Фк2 -Фе) = 0, (9)

/сФс-С,(Фк, -Фс)-С2(Фк2 -Фс)-Р1(фк, -Фс)"

-Рг(Фк2 -Фс) = -Л/С.

где M(t), Ме, M с — флуктуационный, движущий момент и сопротивления. ®> flÎTl мс

н I Т I мс

«V.I JE

\ м, а ш I ,

s

W

л

КРП к

х с, » е.,

Ci = сч

Мэ Î

2с,

2с

см — j

2р

1¥1д 1

М,

S

Мс Mi р.

с л - J*

i i с,

Mo

)

фо

12 3 4

Рис. 3. Обобщенные модели приводов лесовоза: а — конструкционная; б — эквивалентная; в, г, д — упрощенные эквивалентные.

Приведение параметров инертности, жесткости и диссипации к валу двигателя осуществлялось по условию сохранения квадратичных энергетических функций Т, П, R, а внешнего воздействия — по балансу виртуальных работ или мощностей. В стационарном процессе функции Л/е(фа) и А/с(юс) разлагались в ряд Тейлора, а флуктуационное воздействие M{t) от двигателя аппроксимировалось спектральной плотностью момента M(t):

5м(са) = M02m0(cag +ш2)-1 или = + соV, (Ю)

где Mo, cöo — амплитуда и частота основной (максимальной Мо) гармоники неуравновешенных газовых сил в цилиндрах двигателя.

Предварительно выявлены условия устойчивости функционирования привода и подавления параметрических резонансов:

рэ = (ßMaß(йд)Юд=ас > О, ß2 > с,/2/4 , J2 « J0. (11)

Дисперсия реакции двухмассового привода (крутильного момента шин) пропорциональна его жесткости сэ, квадрату внешнего воздействия (М£)2, обратна инертности J и гармонике со0:

Д, = 5(c3/ß3 + ß3/7), В = {MQJjJzf/2(0Q . (12)

Минимизация функционала Z>M(ß3, с3) дает opt ß3, сэ:

ß™= Д9 = 0,5...0,3; vä ю0/3, сэ< Jaj; (13)

minoM = = M0(JC/Jz)Jv/&0, v=JcjJ, J = JJJJz. Для фрикционного дискового трения Мх = Mq signy по условиям эквивалентности Мт= 1,25Рэац„ а2 = -S/ß3J, Aß2=(1...0,6)c3J,

ДМТ° =(0,75...0,55)М0(/с//е)^^К. (И)

Долговечность привода

Т= N0TtQ, N0 = 107, Ге« 2кох/а^ = 2n/v, (15)

где v — собственная частота парциальной системы. У трехмассового привода аналогично

ß? - cUifcc2, min аГ1 = ^oÄM. Ml = i^l (16)

В шинах мала диссипация и ограничена крутильная жесткость. Поэтому эффективнее трехмассовый привод с основной гибкостью и диссипацией в карданном вале. Отсюда предложен дисковый демпфер на гибком карданном валу (см. рис. 3 е). Целесообразны антивибраторы, исключающие низшие гармоники двигателя. Исследована нагруженность привода трелевочной системы, в т.ч. с гибкой (сп) и жесткой (сп = продольной сцепкой коник— пачка, полу- и полнопогруженной пачкой. Определена наилучшая полнопог-руженная система с основной гибкостью и диссипацией в сцепке. Функционал £>ш(сп, ct) имеет минимум, доставляющий оптимум соотношению жестко-стей сцепки и шин ведущих колес, с„/ ст = Smi I т2 — 0,38. (17)

Интегральные реакции сцепки и шин минимизирует также диссипация в сцепке. Поэтому предложены фрикционные опоры коника двойного действия или фрикционно-роликовые опоры, обеспечивающие расчетное трение с улучшенной характеристикой.

В четвертой главе исследуется динамика изгиба пачки и разгона лесовоза. Реальная модель полнопогруженной пачки деревьев замещается эквивалентной квазисимметричной по опорным реакциям, базовой массе и базисной функции изгиба f(x) - sin тех!I, 0 < х < I. Тогда для заданной малой доли консольной части кроны mK « mо, как и комлевой, колебания квазисимметричной пачки можно рассматривать в первом приближении как упругую балку с усредненным по центру масс сечением, Sc — So. При этом существенно упрощается также вычисление дискретизированных масс по методу Фурье

i i у(х, 0 =Лх) ■ q(t): m = \x\f2{x)dx = mn/2, ml2 = \x\f(x)dx = {2/n)ma, (18) о 0

c = EI ]f;2(x)dbc = 48El/l3, Vg = c/m = MEl/mJ*, о

где m = m„ / 2 — колеблющаяся по базисной форме изгиба масса пачки; mn = = m„2 In — масса инерционной связи двух движений z, q пачки; Vn — парциальная частота изгибных колебаний пачки.

В модели полупогруженной пачки учитываются образующая г -= rTi/cosJt*/24, dm = pSQcos nxf2xc • dx, функции изгиба по центру масс хс и поворота неизогнутой оси:

¿ = z0 (1 - xjl), Z = 2/3-Zn. *c = 'n/3, f{x) = sin nx/2xc.

Тогда по условию сохранения энергий Т, П и методу Фурье дискрети-зированные массы равны:

m = 0,45pVn = 0,7^, гщ = 053р^о^п = 0,47^, щ+щ=щ, (19)

m¡ = 0,22рS0ln = 0,35«%, m2 = 0,13™,,, с = ЪЪЕ101~3, где т, щ — массы изгибных и вращательных колебаний пачки; mi — масса инерционной связи двух движений пачки у, ф; то, т2 — опорная и волочащаяся массы.

Упрощенные уравнения состояния для вариантов (18), (19) изгиба пачки в координатах zT, дих,д:

{mq + m¡2z + fiq + cq = 0

1 , (20 а)

[ml2q + m^zT + cmzr + PmzT = cj^zjt),

{mq + +¡3 q + cq + m,x = -n\zH

.. .. o . .. (206)

n\q + щх+ Ршл:+ сшх= где т, с, р — параметры инертности, жесткости и диссипации.

Минимизацией дисперсии £>ф = rrfi(l,3D¡j + 2,7 D¡) в первом случае определены Р?2 = 0Д4тпс7 \2сТ/с + (с2/сш )2]/д, (21 а) а во втором, для Dr = c2mDx, — сш = 2с(1 - ц0), Pg ~ 4сштА. (21 б)

Исследования показали значительную вибронагруженность шин (20 а) в одноступенчатом подвесе ввиду большой их жесткости и весьма малой и неуправляемой диссипации: при Р = 0 = Определена рациональная двухступенчатая шинно-рессорная система полнопогруженного подвеса пачки с эффектом = 1,2л/сп/сш, сп<, 0,4сш> (22) где сп, сш — параметры жесткости пачки и шин.

Дисперсия реакции шин (почвы) (20 б) при полупогруженной пачке пропорциональна возмущению и радиальной жесткости шин сш, обратна диссипации с нереализуемым оптимумом (21 б).

Пусковая нагруженность консервативных приводов лесовоза эффективно исследуется операционным исчислением Лапласа в форме Карсона. Ввиду отсутствия резонансных режимов здесь желательна лишь малая диссипация, а нагруженность определяется пиками реакций на ударно-импульсное внешнее воздействие. В двухмассовом приводе при ударном на-гружении М1 = Мг°Г1(0,' = Э, с велики импульсные от со = С£>о5(?) и ударные реакции: = Л/д/с//2 + со0у/, Л/* = +2Мд7с//г. (23)

При плавном разгоне Мв = к1, (<% Юо = 0 реакции пропорциональны сопротивлению Л/°Г|(/) и интенсивности £ пускового момента, трехмассовом приводе с плавным пуском динамические реакции пропорциональны ст ■ ск (жесткостям шин и связи коник—пачка) и интенсивности к пуска. Этот привод при М^ —¥ 0, Юо —» 0, / = 0 и квазиоптимальном соотношении жесткостей сК £ 0,4сгнаилучший.

В пятой главе излагаются методики расчета и анализа вибронагру-женности лесовозов. Интегральной оценкой нагруженности стохастических систем служат дисперсии реакции (чаще шин) — функционалы Ог(а.;). Частотную характеристику динамических реакций отражают их спектральные плотности, ¿'¡(со). Обе критериальные функции определяются уравнениями состояния подсистем (гл. 2, 3) и спектром внешнего воздействия.

В шинном подвесе СВ велик резонансный пик спектра 5г(<а) ввиду ма* лой диссипации в шинах, < 0,1. При узкополосном спектре неровности пути реакция шин возрастает со скоростью интенсивнее, чем при широкополосном из-за большей потребности в диссипации. Поэтому одноступенчатый подвес возможен лишь для тракторов с ограниченной скоростью движения,

•ох 5 5...7 м/с. В шинно-рессорном подвесе (рис. 4) реализуются оптимальные

параметры диссипации и соотношения жесткостей. Поэтому мало меняются функционалы Ф,(о^) в окрестности их значений, а их уровень значительно ниже

6)

А-Ю'.м'.с

Рис. 4. Графики Ф(а,) (а) и 5к(со) (б) реакций двухступенчатого подвеса.

одноступенчатого варианта. Спектр реакции 5г(ш) имеет также пик в резонансной зоне низшей частоты, но его уровень на два порядка ниже шинного подвеса.

В виброзащитном подвесе (рис. 5 а) весьма резкое возрастание функционала Ф(с|) и крутой минимум по диссипации Ф((32). Поэтому этот тип подвеса нецелесообразен. В подвесе оператора 5 (рис. 5) крутая зависимость Ф^Л), ограничивающая V! 2 20 с-1 (близость частот У0 § V)) и существенное влияние диссипации в подвесе рамы Ф(*£Ь).

^пСн/ы

Рис. 5. Графики Ф(а,) динамических сил в виброзащитном подвесе (а) и подвесе оператора (б)

6) КЛУш)

Рис. 6. Графики Ф(0С;) крутильной реакции шин (а) и функций ПФ = ^(со), 5,(0)) трелевочной системы.

В двухмассовом приводе лесовоза при со ~ V реализуется мощный пик спектра крутильной реакции шин, обусловленный малой диссипацией Ф 5 0,1 и приводящий к буксованию ведущих колес. Однако функционалы ог(сэ, (З3) пологие и с малым уровнем. Наилучшие результаты в трехмассовом приводе (рис. 6) с оптимальными параметрами ет, сп, |3П, доставляющими минимум Ф/ = 1,32. При этом минимум функционала Ф(сх) весьма пологий, а Ф(сп, |3„) — довольно крутые.

В лучшем шинно-рессорном подвесе пачки, по сравнению с шинным, выявлена близость парциальных частот изгиба пачки V,, и колебаний тары ут, усиливающая его вибронагруженность. Отсюда при проектировании следует обращать внимание на раздвижку частот \>п ^ \гг.

В шестой главе излагается динамика машины рубок ухода (МРУ), оборудованной гидроманипулятором (ГМП). Полная система уравнений ее состояния при жестких звеньях ГМП имеет пять степеней свободы. Однако модель упрощается при исследовании нагруженноста ГМП на жестком основании с управляющим моментом гидроцилиндра стрелы или программном управлении движением стрелы и рукояти. Во втором случае имеем три степени свободы гт> Ут> бт^

(шх + тит )гг + с„гг + Р„гт = -Вх№2 5т(90 + ю/) (т{ + тТ)уТ + т,йдёТ + сг(уТ - АТ9Т) + Рт(ут - йД.) = = 52со2зт(е0+соО, с = сх -103 =сп -103 (/^ + тф1 )ёТ + (Ь2сп + -£»1т/гт -gmlhA)BT + + ЩКУТ - (ЩЕ + ~ АтРтУт + + Эт^)9Т =

= 52(йЧ-Адю2)со8(е0+соО, 0<9<71/2, где с, со, 0о, Ь — варьируемые параметры системы.

По характеристическому уравнению системы (24) определены условие устойчивости и поперечная база 2Ь:

Ь2 = кътпгя 1с, Ъ- )/щ.> 2£>тш = 2 м. (25)

Условие устойчивости по критерию Сильвестра Д3 > 0:

сА2 > 'втф0)2(спв;г/2 + (2б)

+ и^я/с • 8Шф0)-1 + т^А,. - т^щ/с 8шф0, къ > 2,5.

При невыполнении условий (25), (26) необходимы выдвижные упоры в почву по углам рамы трактора. Решением уравнений (24) на ЭВМ определены закономерности функционирования МРУ, база трактора 2Ь = 2 м, жесткость шин си = 8 кН/см, ограничения скорости звеньев со < 2 с-1 и вылета ГМП 1М<6 м.

По упрощенной модели (24) при сг = сп = <=■=> для квазиоптимального ки-неоуправления установлены управляющие моменты стрелы и рукояти с максимумами вначале подъема дерева. Обоснована простейшая модель системы снасос—жидкость—стрела>.

/нф н=Мн-Внр

т^у + вЫ^ + О&ац-рРъ^Рзар-т^ (27)

2д = я„ф„-<2к= 0»7а^эф + ер, 2д = 0:1ф), где р, 2, Fэ — давление и расход жидкости, площадь поршня, и решена для резкого и плавного управления насосом.

В обоих случаях реакция гидропривода обратна его податливости е и жесткости с = сф + се, сс = а2^э2/2е, сф = + 0,35аРэ;>ср, пропорциональна скорости со0 и интенсивности 2д> к нагружения.

В седьмой главе излагается динамика трактора с чокерным оборудованием, в котором наиболее нагружены лебедка и щит, как средства загрузки и трелевки пачки в полупогруженном состоянии.

Составлены уравнения кинетостатики сил, приложенных к щиту при соударении с загружаемой пачкой

^созу + ЛдСозф-^та! + /[ совсх!)-/^;^ =0.

Ял Бту + Яв втф- /'(соза! -/^¡па,)-щуй -т^ = 0

- (а + А3 + Бт^ - (Ь + стгу - совф + hъщg —

- (А3 + Л4)ЛД втф + щхс{Ъ + й] + й2) + - ^Е = 0

и переведены в уравнения импульсов при Дис = Дю ■ ср.

Решением системы (28) определены ударные реакции ЯА, Яв> (рис. 7). Явный и крутой минимум соударения соответствует положению щита ф = 55°. Усилия круто снижаются с увеличением времени соударения Л/ = = т, с. Аналогично (28) составлены уравнения и определены реакции ЛА, Лв, КккР) при стопорении пачки. В этом случае реакции НА = Л* = 0 при ср = 45°, а влияние т аналогично.

Для увеличения г предложены противоударные амортизаторы как щи, та, так и лебедки (рис. 8 а, б) и разработаны учитывающие их модели соударения (рис. 8 в, г), а также разгона и трелевки пачки (рис. 8 д). Максимумы ударных реакций связей по низшей частоте и схеме <в> пропорциональны скорости соударения г>о и сомножителю <са • и намного ниже неупругого взаимодействия. При плавном разгоне трактора Р;}(1) = Рд (1-е~А') по схеме <Э>, рэ = 0, касательная реакция шин в режиме V/ = л составила £>х = сл ~ = +шпутй)-2ш/шт. Ее максимум определился суммарным сопротивлением Р® = Р° + и инертностью т пачки. В установившейся трелевке дис? персии касательной реакции шин при рх = 0 или Р^ = 0 и взаимодействии пачка—почва типа <белого шума> £„ = 5о = сШ составили:

\2Го - \

D^ = 5'

2т^

2

i^J

Jk + £i ™2 ßt

• (29)

ßx

Из условия Dr = min, dDr / 9ß,- = 0 здесь получаем

$l=cxmä(l + 2mjmdy[, ß* =ctm2. (30)

При наличии двух диссипаций их расчетные значения вдвое ниже. Несмотря на малую реализацию они ограничивают перегрузку.

Глава 8 отражает расчетно-экспериментальное исследование нагружен-ности трелевочйой системы. Цель эксперимента — установление закономерностей нагруженности реальных подсистем, уточнение или определение их параметров, проверка теоретических положений и адекватности моделей. Экспериментальную систему представляли трактор Т-40ЛБ на четырех шинах с

Д? = 0,01 С

&1 = 0,04 С 15 25_35_45

= 55"

0,01 0,02 0,03 0>Ш,с в) - „

—1-1 _I -г- \Чт А

с. С.

— т, Щл

_ Ро

с

— т, ЛМЛ тп 1 40

Ро

р.

Ро

Р„

в) Яа

п.

тг

лд^

Рт = т

Чп

р, п

Р„ = мл

рг *

N3

15 25 35 45 55 65

0,01 0,02 0,03 0,04 Д(, с

Рис. 7. Графики ударных реакций на рычагах щита.

Рис. 8. Противоударные амортизаторы (а, б) и расчетные схемы соударения (в, г), разгона и трелевки (д) пачки.

амортизированным коником + пачка хлыстов в полупогруженном положении. Варианты амортизации системы: 1 — шарнирное закрепление комлей, с* = с,* = со, 2 — продольная амортизация коника, с/ = со, с* = с^, 3 — вертикальная амортизация комля с* = °о, с* = с^, 4 — амортизированный подвес комля: с* = с*р, с{ = с[р.

Экспериментальные графики зависимости крутящих моментов на полуосях трактора, полуприцепа и на карданном валу АЛЛ от скорости переезда выемки с пачкой V = 2 м3 показали их возрастание со скоростью движения и явно лучший вариант 4 амортизации. Уровень максимальных моментов в нем на 50% ниже наиболее нагруженных вариантов 1, 2. Расхождение вариантов 4; 3 с 1; 2 на волоке по средним значениям отмеченных показателей 30%, а по среднеквадратичным — 10%. Влияние параметров жесткости с,* и диссипации р^ в конике наглядно иллюстрируется по АЧХ ускорений комля, центра пачки и мостов трактора. Лучшие показатели при с* =0,5-1 кН/см, Р* =4—8 кНс/м. Расхождение расчетных и экспериментальных статистических значений нагруженности трелевочной системы до 4...8 %, максимумов реакции коник—пачка до 8%, а крутящих моментов — до 20%. Расхождение пиков энергетических спектров ускорений центральной массы хлыстов <т> по частоте 2%, а по уровню — 19%.

Состояние декомпозиционных продольных движений системы коник— пачка определено операторной матрицей и дисперсией реакции связи для 5 =

= £о » спХ\

(31)

Минимизация функционала Афь) дает ор1 Р^:

Р^ = с\тп^г/р, + 1/рЛ[), = 1^5рчо±, с,* = 0,7кН/см.

Состояние декомпозиционных вертикальных движений коник—пачка

для 5Н = £>4и / ш аналогично:

Щрг+Кр + Си ™«Р2 ¡(Ри/1 + с\г )2н(р)

т„р

тр2 + с! Д,и3

си

р1г ^(1-5);

(33)

(34)

2п ..........2

Минимизация 25г(р1г) даетор1Р?г :

Р?г = сиЩ(У " 5), 3 = тЦтщ, С1г = 0,5 кН/см, р? = 2 кНс/м. (35) Глава 9 представляет расчетно-экспериментальные исследования КЛХТ и ГМП. На рис. 9 приведены структурная и декомпозиционные модели Т-80Л + пачка. Она отличается от предыдущей схемы двухступенчатым под-рессориванием трактора при шарнирной связи коник—пачка.

а)

б) 1)

К

Л*

тг

Л*

гЩэ.

Л?2

Л*.

Рис. 9. Расчетные схемы амортизации Т-80Л + пачка:

а — плоская с трехмассовой пачкой, б — декомпозиционные одномерные: 1,2 — одноступенчатый шинный и двухступенчатый шинно-рессорный подвес передней части трактора; 3,4 — трех- и двухмассовая (т„ « 0) системы задней части трактора с пачкой.

Исследовались четыре варианта подрессоривания трактора: 1 — шинный; 4 — шинно-рессорный и два комбинированных; 2,3 — шинный подвес передней и задней части при заблокированных соответствующих подвесках. При расчете собственных частот системы выявилась близость частот колебаний задней части трактора. При малой диссипации это означает <биения> основной массы тл2 в ограничения деформаций пружин подвесок. Расчет квазиоптимальных параметров системы осуществлялся минимизацией дисперсии реакции почвы (пути) по декомпозиционным моделям 4; 2 рис. 9:

сэ« с3|Ли3 / 2тА, рэ» Црз у (с3/с)|ц - тА/т3\'1, ц,/ц0 < /¡//к < -^/Ио.

£1 =/| /Укй)= 0,3; с\ = Е]СК, Эю = 0,5^1 = 0,27, & = , (36)

Рк« Р,(Ц1 / е02 / 2цо = 0,07рь В табл. 1 сведены реальные (числитель) и квазиоптимальные (36, знаменатель) параметры жесткости и диссипации Т-80Л + пачка, тп = 2 • 103 кг,

для переднего и заднего моста.

Таблица 1

Наименование параметра Обозн. разм. 1 2

Жесткость в подвесках С1_2, кН/см 6,3/3 6,3/3

Диссипация в подвесках Рь |32, кНс/м 9,2/16 7,6/22

Жесткость шин ск, кН/см 8,5 /10 8,5 / 10

Диссипация в шинах Рк, кНс/м 7 7

Полученные графики ускорений н>,(о), ст2(и) трех точек остова при движении по выемке и дороге показали их возрастание со скоростью при наилучшем варианте 4 полной амортизации. Кривые (со) (рис. 10) показывают малое расхождение расчетных и экспериментальных функций.

Цель испытаний ГМП машины — выявление характера и уровня его нагруженности и их соответствия расчетным кривым. Объектом испытаний был натурный стенд ГМП кафедры ПСЛМ ГЛТА СПб. Зависимости приведенных моментов от объема дерева (рис. 11) показывают их нарастание с К и Ь по почти линейному закону. Определяющее влияние на нагруженность ГМП и двигателя оказывают кроме V, Ь интенсивность разгона: скорость ю и

Рис. 10. Расчетные (р) и экспериментальные (э) кривые 5,г(<з) задней (а) и передней (б) части трактора на волоке.

Рис. 11. Зависимость приведенных моментов ГМП Мд(со) и МЕ(ю) = Ма + М„ от объема ^дерева при его подъеме стрелой:

I; = 3,8; 4,5; 5,2 м, I = 1,2,3 — вылет ГМП.

время íp. Большое начальное нагружение обуславливает просадки скорости вращения вала двигателя: в режиме подъема Дсо, = 4...6 с"1, а переноса дерева — Дсог = 6...8 с-1.

В главе 10 приводятся разработка и расчет нагруженности KJIXT с шарнирно-сочлененной рамой. Разработаны модель поворота трактора с учетом пачки и увода шин 5„ г = 1, 2, а также уравнения ее состояния: (Р, - У0 )siny5¡ - Р252 = Ркр cosa - Р2 - Р, cosy (Р, - r0)cosуб, + (Рг + У0)52 = í'kp sina + Р, sin у 4p1R + cv)5i+(P2^ + cv)S2= ( }

= -Plasma + R(P¡ + Р2 - Ркр cosa),

где у, a — углы излома оси АЛЛ и пачки; Pi, Р2, Ркр — усилия тяги, сопротивления и крюковое; У], У2, М\, Мг — осевые и моментные реакции почва— шины. Из системы (37) выявляются по Крамеру уводы колес:

51=А1/Д=[Ро(Р2Л + сч/)-М0Г0]/д, М, = с„Д, Y, = У05„ (38) 52 = Д2 /Д = (Рх - y0)(sin у + cos у)Мо - Р0 {PXR + cv). Условия устойчивости (Д > О, Д'> 0) и скольжения (5| = 62 = 0): Р,> Fojl + ísiny + cosy)-1], NiVKyJiPi+Nif«)2 +Y?, i=1.2, (39) где\\i — коэффициенты качения и сцепления шин с почвой.

На основе моделирования боковых колебаний полурам трактора исследована их стационарная и ударная нагруженность по уравнениям состояния:

7,9, + cet + р(ё, - ё2)=с9ен (о, э, - е2 = э, /2ё2 + с92 - р(б, - е2)=С9ен (Í+х).

В первом случае из дисперсий

Dé=^c92(2pc)-', Dq = ¿¡ucg(4p7)_1 (41)

вычисляется расчетная диссипация

Л» = 0,6...0,4, Др = Д9*Í2cJ, M¡ = 0,56 fy>c¡/ Jcjj (42)

и минимум максимальной нагруженности —

M¡ = 2Jaé = с^^ЩГс, M*t=0$t¿>c¡(Mafi/J)-1. (43)

Во втором случае выявляется ударная нагруженность при vfi = л / 2 и vi2 = я: М,ф = -Ja0/v ■ e~hn/2v* ■ (v2Q - h2), M^ =-2Je'hn/v<>-ha0, (44) a методом усреднения — параметры затухания и огибающие амплитуд для различного эквивалентного трения. Определен момент релейного фрикционного трения и предложена конструкция дискового демпфера с улучшенной характеристикой.

Разработана эффективная методика расчета опорных реакций колес трактора при различном положении манипулятора от статической GT = mTg и суммарной нагрузки ГМП с грузом, приложенной к его центру масс т\

Р = mgka, Лгд=1 + (1 + /с /mil ) zc ¡g, (45)

где Лгд — коэффициент динамичности ГМП, вычисляемый или задаваемый по прототипу или эксперименту,

к - GA . 7 Ь + 1С sin у _ GT/, b±lc sinvy Nl2-— + z1---, Щл- — +Zi] 2b , (46)

¡¡+¡2=21, Zin=P[lTe2Tlccosyy2l, \|/ = 0...я,

где e2, см — расстояние от оси шарнира до оси колонки ГМП; у — горизонтальный угол оси х трактора с плоскостью ГМП; 2Ъ, 1С = ос — поперечная база трактора и расстояние от шарнира до центра масс ГМП с грузом.

Если полурамы могут свободно вращаться вокруг продольной оси, то реакции jV1i2 (46) вычисляются с учетом равного распределения Z\\ Ni.2 = [GTh + PU -e2-lc cos \|/)]/4/.

Экспериментально определены удельные давления от колес МРУ на почву. При выдвижении ГМП с МОД на полный вылет для у = 60° давления на левые колеса возрастают от 0,1 до 0,3 МПа с полной обезгрузкой правых,

т.е. на границе боковой устойчивости. При ограничении р £ 90 кПа для МРУ

(харвестеров) необходимы выдвижные упоры в почву, а для трелевочных машин (форвардеров) — широкопрофильные шины, ленточные цепи на колеса тележек или кареток полуприцепа.

Осуществлена оптимизация параметров трактора методом множителей Лагранжа и определены opt скорости и и массы т = пц + тп, а также ограни-

чения и < ок, силы тяги Рк < усц(?сц и нагрузки на почву, клЫх й £)\2, р„ = = N1 / Р„ 2 90 кПа. Методика оптимизации включает: задание функцией цели

приведенные транспортные затраты 3(т, и, т), а ограничения — уравнения тягового равновесия РК = mg(f0 + ¿¡и), составление функции Лагранжа Ь = 3 + + X[mg(fc> + Ср) — Рк] и экстремальных уравнений по переменным т„, и, X. В синтезе тяговой характеристики трактора модифицирован изложенный метод.

V . ,

В качестве функции цели задается сумма 7= ~и > где-*/—фазовая

<-1

координата, и — управление, — множители Лагранжа, а ограничений — уравнения состояния % = /¡(х, и, г). Вводятся краевые условия, функция Ла-

v

гранжа Ь - 7 + 2 - ) и экстремальные уравнения дЬ / 9д(=0, г = 1,2,..., V.

¡=1

Тяговая характеристика определена в виде функции

РХ = РГ+ mx=mg(fc¡+&+w0/g■^Jl^фc~), х<х,, (47)

которую можно аппроксимировать более простой. Она реализуется в гидромеханическом приводе, который для малого Ли имеет упрощенную конструкцию и весьма эффективен при частых циклах разгона.

Глава 11 содержит экспериментальное исследование нагруженности и эффективности трактора Т-40Л с чокерным оборудованием. Цель испытаний — выявление нагруженности его узлов, тягово-тормозных характеристик и оценка функционирования на лесосеке. Первый этап испытаний — определение усилий соударения Я<(ф) пачки со щитом (рис. 12) и соответствующих ударных импульсов £,-(ф) = Я/ ■ т. Минимум на1руженности при ф0 = 55° совпадает с расчетным значением (рис. 7), а в остальных ф — выше на 15%. На втором этапе определены напряжения в технологическом оборудовании, несущих элементах и механизмах. Тормозная характеристика получена ниже теоретической на 20%. Крюковое усилие Ркр(и) и буксование колес 5(и, Ркр) иллюстрируется на рис. 12 (опыты пунктиром).

О

IV Ч > \ А \} о

\ Ч/ Ч 4 т

■ч п 1Л"

Оа \ V • V »__ 1

Г О б \ э р. с

Нр

1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 8,%

Рис. 12. Зависимости /^(о) и 5(и, Рщ,) трактора Т-40Л на грунтовой и асфальтовой дороге.

Третий этап исследований — оценка функционирования тракторов на лесосеке. Полученные графики колееобразования йк(л) от числа рейсов и показатели функционирования определили лучшие результаты у тракторов Т-40Л, ТЛ-28 по сравнению с МТЗ-52 и Т-40А. Наименьшее колееобразова-ние выявлено у тракторов Софит-Т с широкопрофильными шинами, меньше чем у гусеничных тракторов ТБ-1 и ТДТ-55. Вероятность повреждаемости подроста на 10 опытных участках составила р„ = 0,09, а деревьев рд = 0,06.

Расчет экономической эффективности тракторов Т-40Л с чокерным оборудованием за период его применения на трелевке древесины при объеме хлыста до 0,15 м3 обеспечивает чистый дисконтированный доход 63,79 руб./м3 в первый год применения и 29,87 руб./м3 в пятый год эксплуатации. Трактор Т-40ЛБ с гидроманипулятором — соответственно 65,34 и 30,18 руб./м3. С увеличением объема хлыста чистый дисконтированный доход от применения тракторов возрастает по трактору с чокерным оборудованием соответственно до 95,69 руб./м3 и 44,77 руб./м3, по трактору с гидроманипулятором соответственно до 95,83 и 44,23 руб./м3.

Была также осуществлена стохастическая оценка вероятностного функционирования KJ1XT на рубках ухода представлением процесса трелевки в виде простой дискретной и однородной марковской цепи: в результате трех независимых случайных событий с вероятностями r„ s,-, р„ i = 1, 2, 3 процесс может иметь 12 различных состояний с матрицей перехода Мп = (Е - • /. Задавая каждому состоянию затраты к = 1...12 по теории марковских цепей выявляется целевая функция в виде матожидания экономического эффекта

Мъ = ctrjpj + С2ПР2 + С3Г2Р1 + С4Г2Р2 + С5Г3 р, + с6г3р2 + (48)

+ J2 / (С7ПР1 + С8Г1Р2 + С9Г2р! + С10Г2Р2 + СцГзР) + С12Г3Р2).

Стохастическая оценка вероятностного функционирования KJIXT на выборочной рубке позволила установить целевую функцию в виде матожидания экономического эффекта Л/£ = 2-^с/Я; ' Р/> Р =< riPi> 1Р2> ^Pi»

¡=1

ггРъ гзР1' гзРг > • Его расчет для V = 200 м3/га определил суммарный экономический эффект (ЧД) по трактору T-40JI с чокерным оборудованием и составляет: Mq от 961 руб. до 3081 руб. в смену или 178 025 руб. в пятый год применения и до 570 312 руб. в первый год эксплуатации; по трактору Т-40ЛБ с гидравлическим манипулятором соответственно от 1107 до 3517 руб. в смену или от 199 490 руб. в пятый год применения и до 633 532 руб. в первый год эксплуатации.

Заключение

В заключении диссертации сформулированы 28 пунктов о закономерностях (свойствах) нагруженности лесозаготовительно-транспортных машин и путях их снижения. Научный (радикальный) путь снижения нагруженности подсистем KJIXM—пачка (дерево)—почва (путь): рациональные структуры и характеристики связей, оптимальные параметры жесткости и диссипации, квазиоптимальная устойчивость функционирования систем и минимальное внешнее воздействие. Определяющим критерием нагруженности КЛХМ и почвы (пути) служат дисперсии покоординатных реакций шин (связей колесо— почва) в стационарном случайном процессе и пиковые их значения в переход-

ном процессе. Минимизацией функционалов выявляются чаще квазиоптимальные параметры связей подсистем. В связи с изложенным здесь ограничимся формулированием основных 12 положений, выносимых на защиту:

1. Разработана аналитическая прикладная теория нагруженности лесо-заготовительно-транспортных систем, основанная на декомпозиции большой размерности, функциональном и параметрическом анализе, оптимизации параметров, аппроксимации управления и внешнего воздействия.

2. Предложены эффективные критерии нагруженноЪти КЛХМ и лесной почвы (пути) — дисперсии покоординатных реакций связей <колесо— почва> в стационарном случайном процессе движения и пиковые их значения в переходном процессе функционирования.

3. Определена эффективная методология (стратегия) снижения нагруженности систем машин для заготовки и вывозки леса, включающая декомпозицию большой размерности, обеспечение устойчивости функционирования подсистем, обоснование рациональных структур и характеристик связей, оптимизацию параметров и синтез управления, технические решения и научные рекомендации по минимизации нагруженности.

4. Обоснованы декомпозиционные расчетные модели и определены закономерности функционирования и нагруженности лесозаготовительно-транспортных машин.

5. Разработан комплекс эффективных методик функционального и параметрического анализа, параметрической оптимизации и аппроксимативного управления, минимизирующих нагруженность исследуемых подсистем.

6. Установлены расчетные формулы и числовые значения квазиоптимальных параметров упруго-диссипативных связей исследуемых систем.

7. Определены рациональные структуры систем и расчетные выраже? ния параметров, обеспечивающих устойчивость их функционирования.

8. Проведены расчетно-экспериментальные исследования нагруженности рессорных и крутильных подсистем КЛХТ в трелевочных системах для уточнения адекватности моделей, закономерностей функционирования и теоретических положений их динамической нагруженности.

9. Разработаны научные рекомендации и технические решения, реализующие минимальную динамическую нагруженность КЛХМ и лесной почвы.

10. Развита прикладная теория нагруженности гидроманипуляторов колесных машин аппроксимацией управления, устойчивостью функционирования и управляющими моментами, в т.ч. по удельному давлению в гидроцилиндрах.

11. Разработана прикладная теория нагруженности нового КЛХТ с шар-нирно-сочлененной рамой, включающая расчет нагруженности оборудования, связей и шин при различных технологических операциях, оптимизацию параметров установившегося движения и синтез тяговой характеристики переходного процесса.

12. Разработана, с активным участием автора, конструкция трактора Т-40Л с шарнирно-сочлененной рамой, проведены всесторонние экспериментальные исследования его нагруженности, дана оценка эффективности функционирования на лесосеке.

Основное содержание диссертации отражено в научных изданиях

1. Мурашкин Н. В., Гусейнов Э. М. и др. Вторичные древесные ресурсы и экономика их формирования и использования: Научное издание. — СПб.: СПбГЛТА, 2004. — 64 с.

2. Варава В. И., Гусейнов Э. М. Снижение нагруженности колесных ле-сохозяйственных машин и лесной почвы: Научное издание. — СПб.: Изд-во СПГУ, 2005. —324 с.

в научных статьях

3.Гусейнов Э. М. Экспериментальные исследования тягово-сцепных параметров колесного трактора Т-40Л // Машины и орудия для механизации лесозаготовок: Межвуз. сб. науч. тр. — Л.: ЛТА, 1975. Вып. 4. — С. 66—69.

4. Александров В. А., Гусейнов Э. М. Исследование динамики взаимодействия манипулятора лесосечной машины с пакетируемым деревом при повороте // Машины и орудия для механизации лесозаготовок: Межвуз. сб. науч. тр. — Л.: ЛТА, 1976. Вып. 5. — С. 37—39.

5. Баранников Л. Ф., Гусейнов Э. М., Седов В. П. Результаты определения проходимости трактора ТЛ-28 с манипулятором для срезания деревьев под пологом леса // Машины и орудия для механизации лесозаготовок: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. VI. — Л.: ЛТА, 1977. — С. 47—49.

6. Михасенко В. И., Гусейнов Э. М., Седов Ю. А. Прогнозирование некоторых параметров опытных образцов машин лесного хозяйства // Машины и орудия для механизации лесозаготовок: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. VII. — Л.: ЛТА, 1978. — С. 127—129.

7. Гусейнов Э. М., Седов Ю. А. О динамике поворота колесных машин// Машины и орудия для механизации лесозаготовок: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. VII —Л.: ЛТА, 1978. — С. 56—58.

8.Лямин И. В., Гусейнов Э. М., Эпалт А. М. К вопросу тормозной динамики колесного трактора Т-40АМ с активным полуприцепом // Машины и орудия для механизации лесозаготовок: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. VIII. — Л.: ЛТА, 1979. — С. 64—68.

9. Орлов С. Ф., Лямин И. В., Гусейнов Э. М. Применение активных полуприцепов на рубках ухода // Лесное хозяйство, 1979. № 2. — С. 46—49.

10. Орлов С. Ф., Гуцелюк Н. А., Лямин И. В., Гусейнов Э. М., Эпалт А. М. Применение активных полуприцепов с колесными тракторами в лесном хозяйстве // Машины и орудия для механизации лесозаготовок: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. VIII. — Л.: ЛТА, 1979. —С. 47—51.

11. Андреев В. Н., Гусейнов Э. М. К постановке задачи оптимального • проектирования активных полуприцепов (АП) к серийным сельскохозяйственным колесным тракторам классов тяги 6—14 кН // Машины и орудия для механизации лесозаготовок и лесного хозяйства: Межвуз. сб. науч. тр. — Л.: ЛТА, 1980. Вып. 9. — С. 61—64.

12. Андреев В. Н., Гусейнов Э. М. Выбор и обоснование критериев и показателей эффективности при оптимальном проектировании лесных колесных машин П Машины и орудия для механизации лесозаготовок и лесного хозяйства: Межвуз. сб. науч. тр. — Л.: ЛТА, 1981. Вып. 10. — С. 12—15.

13. Петров А. П., Гусейнов Э. М., Иевинь И. К., Эпалт А. М. К вопросу о колесном тракторе // Лесная промышленность. — 1981. — №11. — С. 25—26.

14. Андреев В. Н., Гусейнов Э. М., Сергеев М. С. Выбор и обоснование геометрических и конструктивных параметров щита // Машины и орудия для механизации лесозаготовок и лесного хозяйства: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. II. — Л.: ЛТА, 1982. — С. 8—12.

15. Сергеев М. С., Гусейнов Э. М. Определение динамических усилий в узлах крепления технологического оборудования активного лесохозяйственного полуприцепа (АЛЛ) // Машины и орудия для механизации лесозаготовок и лесного хозяйства: Межвуз. сб. науч. тр. —Л.: ЛТА, 1983. — С. 24—29.

16. Гусейнов Э. М., Сергеев М. С. Методика расчета ударных нагрузок в узлах крепления технологического ' оборудования активного лесохозяйственного полуприцепа при зацеплении комлевой части дерева о препятствие // Машины и орудия для механизации лесозаготовок и лесного хозяйства: Межвуз. сб. науч. тр. — Л.: ЛТА, 1984. — С. 13—18.

17. Гусейнов Э. М. Определение кинематических и ударных характеристик технологического оборудования лесохозяйственного трактора // Повышение технического уровня и качества машин для лесозаготовок и лесного хозяйства: Межвуз. сб. науч. тр. — Л.: ЛТА, 1985. — С. 24—29.

18. Гусейнов Э. М. Определение динамических усилий в узлах крепления технологического оборудования лесохозяйственного трактора // Машины и орудия для механизации лесозаготовок и лесного хозяйства: Межвуз. сб. науч. тр. — Л.: ЛТА, 1986. — С. 40—43.

19. Якимчук В: А., Сергеев М. С., Гусейнов Э. М. Разработка математической модели по уменьшению вредного влияния технологического оборудования на энергетические показатели двигателя лесохозяйственного трактора // Интенсификация лесозаготовительного и лесохозяйственного производства на основе перспективных машин: Межвуз. сб. науч. тр. — Л.: ЛТА, 1987, —С. 106—111.

20. Андреев В. Н., Гусейнов Э. М. Оценка эффективности функционирования лесных машин на основе марковских цепей // Эксплуатация лесовозного подвижного состава: Межвуз. сб. — Свердловск: Изд.-во УПИ им. Кирова, 1987. — С. 97—103.

21. Сергеев М. С., Гусейнов Э. М., Власова М. А. Математическая модель для исследования вертикальных колебаний технологического оборудования каналокопателя лесного фрезерного с учетом деформаций

изгиба // Лесосечные, лесоскладские работы и транспорт леса: Межвуз. сб. науч.тр. — Л.: ЛТА, 1988. — С. 60—65.

22. Сергеев М. С., Гусейнов Э. М., Чмутов В. И. Методика определения динамических нагрузок манипулятора с учетом деформации элементов конструкции и предмета труда // Обоснование параметров и технических решений машин и оборудования лесной промышленности и лесного хозяйства: Межвуз. сб. науч. тр. —Л.: ЛТА, 1988. — С. 74—80.

23. Гусейнов Э. М., Сергеев М. С. Методика расчета опорных реакций на колеса при выполнении технологических операций манипулятором лесных машин // Интенсификация лесозаготовительных и лесохозяйственных производств: Межвуз. сб. науч. тр. —Л.: ЛТА, 1989. — С. 33—38.

24. Меньшиков В. Н., Бит Ю. А., Бойчук А. П., Гусейнов Э. М., Смирнова А. И. Оценка применения систем машин на лесосечных работах И Лесоводство, лесные культуры и почвоведение: Межвуз. сб. науч. тр. — СПб.: ЛТА, 1993. — С. 21—24.

25. Андреев В. Н., Гусейнов Э. М. Об эколого-экономической эффективности лесосечных работ // Лесоинженерное дело: Межвуз. сб. науч. тр. — СПб.: ЛТА, 1997. — С. 71—77.

26. Гусейнов Э. М. Математическая модель динамической нагруженности шарнирно-сочлененной рамы лесохозяйственного трактора // Обоснование технических решений и параметров лесосечных машин. Поддержание и восстановление их потенциальных свойств: Межвуз. сб. науч. тр. — СПб.: ЛТА, 2003. — С. 127—135.

27. Гусейнов Э. М. Теоретическая оценка экологической эффективности лесохозяйственного трактора на основе дискретных марковских цепей // Обоснование технических решений и параметров лесосечных машин. Поддержание и восстановление их потенциальных свойств: Межвуз. сб. науч. тр. — СПб.: ЛТА, 2003. — С. 122—127.

в авторских свидетельствах

28. Орлов С. Ф., Баранников Л. Ф., Гусейнов Э.М., Ведерников О.М. Трелевочно-транспортная машина. Авт.св. № 639748. Опубл. 30.12.78 г. Б.И. № 48.

29. Орлов С. Ф., Жуков А. В., Козьмин С. В., Ведерников О. М., Гуцелюк Н. А., Сальников М. А., Лямин И. В., Гусейнов Э. М. Подвеска сиденья транспортного средства: Авт. св. № 689875. Опубл. 05.10.79 г. Б.И. №37.

30. Орлов С.Ф., Гусейнов Э.М., Рубцов В. М., Ведерников О. М. Гидравлическая система рулевого управления транспортного средства. Авт.св. № 709448. Опубл. 15.01.80 г. Б.И. № 2. .

31. Орлов С. Ф., Рубцов В. М., Гусейнов Э. М., Ведерников О. М. Трелевочно-транспортная машина. Авт. св. № 712287. Опубл. 30.01.80 г. Б.И. №4.

32. Орлов С. Ф., Лямин И.В. Козьмин С. Ф. Гусейнов Э. М. Трелевочно-транспортная машина. Авт. св. № 729100. Опубл. 25.04.80 г. Б.И. № 15.

33. Орлов С. Ф., Ведерников О. М., Гусейнов Э. М., Лямин И. В. Трелевочно-транспортная машина. Авт. св. № 742194. Опубл. 25.06.80 г. Б.И. №23.

34. Гусейнов Э. М., Рубцов В. М. Гидравлическая система рулевого управления транспортного средства. Авт. св. № 880844. Опубл. 15.11.81 г. Б. И. № 42.

35. Андреев В. Н., Гусейнов Э. М. Трелевочно-транспортная машина. Авт.св. № 1011434А. Опубл. 15.04.83 г. Б.И. № 14.

36. Чмутов В. И., Гусейнов Э. М., Гусев В. Ф. Устройство для погрузки длинномерных грузов. Авт.св. № 1313747. Опубл. 30.05.87 г. Б.И. № 20.

37. Чмутов В. И., Ведерников О. М., Гусейнов Э. М. Коник лесозаготовительной машины. Авт.св. № 1318451. Опубл. 23.06.87 г. Б.И. № 23.

38. Миркин Л. А., Никитина Т. А., Гусейнов Э. М. Гребневое зацепление гусеничного движителя. Авт. св. № 1369975. Опубл. 30.01.88 г. Б.И. № 4.

39. Миркин Л. А., Барышников М. В., Гусейнов Э. М. Опорный каток гусеничного транспортного средства. Авт.св. № 1400940 А1. Опубл. 07.06.88 г. Б.И. №21.

40. Миркин Л. А., Никитина Т.А., Гусейнов Э. М., Барышников М. В. Гусеничный движитель транспортного средства. Авт.св. № 1472332. Опубл. 15.04.89 г. Б. И. №14.

41. Миркин Л. А., Гусейнов Э. М. Гусеничный движитель плавающего транспортного средства. Авт. св. № 1556016. ДСП 1990 г.

в учебном пособии

42. Орлов С. Ф., Иевинь И. К., Гуцелюк Н. А., Лямин И. В., Козьмин С. Ф., Гусейнов Э. М., Седов В. П., Лаздан В. С., Эпалт А. М. Проектирование и применение специальных активных полуприцепов в лесном хозяйстве: Учебное пособие. — Л.: ЛТА, 1979. — 88 с.

Отзывы на диссертацию в двух экземплярах, с заверенными гербовой печатью подписями просим отправлять по адресу: 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17, Архангельский государственный технический университет, диссертационный совет Д 212.008.01.

Сдано в произв. 16.11.2005. Подписано в печать 16.11.2005. Формат 60x84/16. Бумага писчая. Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 2,5. Уч.-изд. л. 2,0. Заказ № 250. Тираж 120 экз.

Отпечатано в типографии Архангельского государственного технического университета.

163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17

Введение .:.

Глава 1. Состояние проблемы нагруженное™ колесных лесохозяйственпых машин.

1.1. Основные требования к функционированию КЛХМ.

1.2. Краткий анализ работ по исследованию нагружснности КЛХМ

1.3. Классификация конструктивных схем колесных лесохозяйст-венных машин.

1.4. Постановка задачи исследования нагруженности КЛХМ.

Глава 2. Исследование вибропагруженности и устойчивости сортиментовоза.

2.1. Обоснование обобщенных моделей подвеса.

2.2. Аппроксимация макронеровностей пути.

2.3. Исследование вибронагруженности квазисимметричного одноступенчатого подвеса.

2.4. Исследование вибронагруженности несимметричного подвеса.

2.5. Исследование вибронагруженности оператора.

2.6. Моделирование боковой устойчивости сортиментовоза.

2.7. Исследование боковой вибронагруженности СВ.

2.8. Формулирование статистической линеаризации.

2.9. Обоснование моделей двухступенчатого подвеса СВ.

2.10. Характеристики двухступенчатого подвеса СВ.

2.11. Вибронагруженность и оптимизация двухступенчатого подвеса.

2.12. Оптимизация виброзащитного подвеса.

2.13. Боковая устойчивость двухступенчатого подвеса.

Выводы по теме главы.

Глава 3. Исследование вибронагруженности нрпводов лесовоза.

3.1. Обоснование моделей силовой передачи.

3.2. Аппроксимация крутящего момента и сопротивления сортиментовоза

3.3. Моделирование устойчивости функционирования силовой передачи.

3.4. Исследование вибронагруженности двухмассового привода.

3.5. Исследование вибронагруженносгн трехмлесозого приводя.

3.6. Обоснование моделей трелевочной системы.

3.7. Исследование вибронагруженности трелевочной системы.

Выводы по теме главы.

Глава 4. Динамика изгиба пачки и разгона лесовоза.

4.1. Обоснование моделей изгибных колебаний пачки.

4.2. Исследование вибронагруженности подвеса и пути.

4.3. Обоснование модели полупогруженного изгиба пачки.

4.4. Исследование вибронагруженности полупогруженного подвеса пачки.

4.5. Обоснование методики расчета пусковой нагруженности.

4.6. Исследование пусковой нагруженности двухмассового привода.

4.7. Исследование пусковой нагруженности трехмассового привода.

4.8. Исследование пусковой нагруженности трелевочной системы.

4.9. Исследование нагруженности подвеса пачки в выемке.

4.10. Исследование нагруженности подвеса сортиментовоза в выемке

4.11. Исследование ударного наг^ужения пачкой подвеса лесовоза.

Выводы по теме главы.

Глава 5. Методика расчета и спектрально-параметрического анализа вибронагруженности лесовозов.

5.1. Общая1 методика расчета и анализа вибронагруженности лесовозов.

5.2. Методика расчета и анализа вибронагруженности одноступенчатого подвеса.

5.3. Методика расчета и анализа вибронагруженности двухступенчатого подвеса СВ.

5.4. Методика расчета и анализа виброзащитного подвеса СВ.

5.5. Методика расчета и анализа,вибронагруженности оператора СВ

5.6. Методика расчета и анализа вибронагруженности двухмассового привода лесовоза.

5.7. Методика расчета и анализа вибронагруженности трехмассового привода лесовоза.:.

5.8. Методика расчета и анализа вибронагруженности трелевочной системы.

5.9. Методика расчета эффективности структуры подвеса пачки.

Выводы по теме главы.

Глава 6. Дипцмика машины рубок ухода.

6.1. Обоснование модели машины рубок ухода.

6.2. Обоснование упрощенных моделей машины.

6.3. Определение базовых параметров МРУ.

6.4. Анализ базовых параметров машины.

6.5. Исследование устойчивости МРУ по упрощенной модели.

6.6. Определение управляющих усилий манипулятора.

6.7. Исследование нагружения манипулятора по упрощенной модели.!.^.'.

6.В. Моделирование нагружения манипулятора с учетом деформации его элементов.

Выводы по теме главы.

Глава 7. Исследование нагруженности тягача при погрузке пачки лебедкой па щит и трелевке

7.1. Обоснование кинематической схемы погрузочного щита.

7.2. Кинематическое моделирование соударения пачка—щит.

7.3. Анализ кинематических параметров движения нагруженного щита с помощью ЭВМ.

7.4. Определение ударных реакций в узлах крепления щита к тягачу

7.5. Определение статических опорных усилий щита.

7.6. Методика расчета ударных нагрузок в узлах крепления щита при стопорении пачки.

7.7. Исследование соударения пачки и тягача через амортизаторы.

7.8. Исследование нагруженности тягача при трелевке пачки.

Выводы по теме главы.

Глава 8. Расчетно-экспериментальное исследование нагруженности трелевочной системы.

8.1. Задачи и программа экспериментальных исследований.

8.2. Структура и параметры экспериментальной трелевочной системы.

• 8.3. Анализ нестационарной нагруженности трактора и волока.

8.4. Анализ стационарной нагруженности трелевочной системы.

8.5. Уравнения динамического состояния трелевочной системы.

8.6. Результаты расчета и эксперимента.

8.7. Оптимизация параметров связи рама—пачка.

Выводы по теме главы.

Глава 9. Расчетно-экспериментальные исследования нагруженности KJIXT и гидроманинулнтора.

9.1. Структура и параметры подрессоривания экспериментального колесного трактора.

9.2. Методика экспериментальных исследований вертикальной нагруженности трактора.

9.3. Вертикальная нагруженность трактора при движении на единичной неровности.

9.4. Вибронагруженность трактора в установившемся движении на волоке.

9.5. Методика экспериментальных исследований нагруженности гидроманипулятора KJIXM.

9.6. Результаты экспериментальных исследований нагруженности ГМП.

Выводы по теме главы.

Глава 10. Разработка и расчет нагруженности KJIXT с шарнирносочлсненной рамой.

10.1. Обоснование создания активных полуприцепов для лесного хозяйства.

10.2. Методика расчета усилий в узлах шарнирно-сочлененного трактора.

10.3. Определение усилий в шинах трактора с шарнирно-сочле-ненной рамой при повороте.

10.4. Исследование импульсной нагруженности трелевочной системы при прямолинейном движении.

10.5. Исследование боковых колебаний трактора с шарнирно-сочле-ненной рамой.

10.6. Методика расчета опорных реакций трактора при различном положении манипулятора.

10.7. Оптимизация установившегося движения трелевочной системы

10.8. Синтез разгона трелевочной системы.

Выводы по теме главы.

Глава 11. Экспериментальное исследование нагруженности и оценка эффективности трактора T-40JI.

11.1. Задачи и методика экспериментальных исследований.

11.2. Экспериментальное исследование нагруженности трактора с чокерным оборудованием.

11.3. Эксперментальное исследование тягово-тормозных характеристик трактора.

11.4. Повреждаемость деревьев в процессе трелевки на рубках ухода.

11.5. Оценка функционирования тракторов на лесосеке.

11.6. Расчет экономической эффективности трактора.

11.7. Стохастическая оценка функционирования трактора.

Выводы по теме главы.

Современная тенденция лесозаготовок в Российской Федерации — сохранение лесных ресурсов в малолесных регионах путем проведения несплошных рубок и рубок ухода за лесом машинами средней и малой мощности с полным выполнением лесоводственных требований. Широкое внедрение таких рубок сдерживается малым уровнем их механизации и, как следствие, низкой производительностью. Кроме того, эти машины должны соответствовать не только лесоводственным, но и динамическим требованиям поскольку динамическая нагруженность определяет не только производительность, долговечность и экономичность машины, но и воздействие на лесную почву через движитель.

Минеральный почвенный покров значительно уплотняется под удельной нагрузкой р > 80 КПа. Это уплотнение ухудшает развитие мелких < 10 ем) корней деревьев в радиусе до 3—4 м'етров, составляющих 93% всей корневой системы. На влажных почвах, особенно при многократных проходах по волоку движитель (колесо) нарезает глубокую колею, а застойная в ней вода обусловливает амелиорацию лесных участков. Решение проблемы машинизации несплошных рубок возможно двумя основными путями: разработкой и созданием новых специальных прогрессивных машин и радикальной модернизацией машин сельскохозяйственного назначения под специфические лесные требования. Второй путь более рациональный на ближайшую перспективу. Он значительно ускоряет и удешевляет создание машин и использует апробированные в эксплуатации унифицированные узлы и агрегаты своих прототипов.

Базовыми машинами лесозаготовок являются тракторы и автомобили. Колесные лесохозяйственные машины (КЛХМ) моделируются (отображаются) чаще совокупностью механических систем. Системное моделирование позволяет определять закономерности их функционирования и динамическую нагружен ность, решать задачи функционального анализа, параметрической оптимизации и управления. Оптимизация параметров и управления — двуединая проблема обеспечения устойчивости движения КЛХМ, их экономичности и долговечности, минимальной динамической нагруженности, а в целом — квазиоптимального их функционирования.

Исследуемые машины включают три основные системы: рессорную (рессорное подвешивание — подвес несущей рамы), крутильную (силовую передачу — привод машины) (и манипуляторную (гидроманипулятор (ГМП) — манипулятор + гидропривод). Блоки простых систем (подсистем) чаще относят к технологическому оборудованию: щит с лебедкой, зажимной коник, полуприцеп и пр. Колесные J1XM взаимодействуют с дорогой (лесной почвой) и предметами труда: дерево, пачка, почва. К внешней нагрузке на привод относится также крутящий момент двигателя. Усилия взаимодействия шин KJIXM и пути (почвы) служат критерием вибронагруженности рессорных и крутильных систем, а также почвы (пути).

Проблема нагруженности тракторов и автомобилей затрагивается прямо или косвенно во многих монографиях, ученых трудах и исследованиях. Однако для KJIXM недостаточно еще изучены проблемы устойчивости, параметрического анализа, оптимизации параметров и синтеза управления. Кроме того, в цоследний период теоретическая часть работ чаще выполняется решением на ЭВМ. Поэтому целью предлагаемого исследования ставится аналитическая разработка прикладной теории нагруженности KJIXM, а на этой основе — путей ее снижения и реализации технических решений.

Общая характеристика работы I

Цель и задачи исследований. Цель работы — снижение нагруженности KJIXM и лесной почвы. Соответствующие задачи исследования:

1. Провести анализ выполненных исследований по динамике тракторов и автомобилей, в т.ч. в лесозаготовительных системах, и разработать аналитическую прикладную теорию их нагруженности в переходных и стационарных режимах движения, включающей основным критерием радиальное и касательное силовое взаимодействие колеса и почвы, эффективные аналитические методы расчета, оптимизации параметров и синтеза управления.

2. Разработать комплекс методик экстремального, интерполированного, интегрального, функционального и параметрического анализа нагруженности основных систем машин для заготовки и вывозки леса.

3. Разработать эффективные методики оптимизации параметров, аппроксимативного и аналитического синтеза управления, минимизирующие динамическую нагруженность основных систем лесотранспортных машин и, I как следствие, повышающих их экономичность и долговечность.

4. Обосновать расчетные и математические модели основных подсистем лесозаготовительных машин и возможное их упрощение для аналитического решения, оптимизации параметров и выявления закономерностей их функционирования.

5. Оптимизировать упруго-диссипативные связи KJIXM и получить расчетные формулы их оптимальных или рациональных значений.

6. Обосновать рациональные структуры основных подсистем KJ1XM и характеристики упруго-диссипативных связей.

7. Исследовать устойчивость малоустойчивых подсистем KJIXM, определить границы устойчивости и рациональные или оптимальные параметры, доставляющие устойчивость их функционирования.

8. Провести испытания нагруженности силовой передачи экспериментального колесного трактора и сопоставить результаты с теоретическим расчетом.

9. Провести экспериментальные исследования нагруженности различных структур рессорного подвешивания колесного трактора и сопоставить результаты с теоретическим расчетом.

10. Выполнить экспериментальные исследования нагруженности гидроманипулятора в режимах подъема дерева стрелой и его переноса поворотом манипулятора по заданному плавному управлению.

11. Разработать рекомендации и технические решения, реализующие минимальную динамическую нагруженность КЛХМ.

12. Разработать и создать методом радикальной модификации колесный лесохозяйственный трактор (KJ1XT) с шарнирно-сочлененной рамой класса тяги 6—20 кН, отвечающий лесоводственным требованиям с минимальной нагрул&шюстью.

13. Разработать прикладную теорию нагруженности созданного трактора, соответствующую общей теории нагруженности КЛХМ.

14. Провести экспериментальные исследования нагруженности трактора для апробации характеристик его функционирования и нагруженности.

Объекты и методы исследований. Объектом теоретических исследований являлись лесозаготовительнохтранспортные системы на базе КЛХМ: машины рубок ухода, трелевочные колесные машины лебедочно-щитовые и с гидроманипулятором, лесовозы и сортиментовозы. Испытания гидроманипулятора с дерёвом проводились на натурном стенде, силовой передачи и упруго-диссипативных связей шин и коника — на экспериментальном тракторе Т-40ЛБ с пачкой, а различных структур рессорного подвешивания — на тракторе Т-80Л с пачкой. Производственные испытания осуществлялись на разработанной методом радикальной модификации конструкции трактора с пачкой и без нее.

Аналитический расчет базировался на применении и развитии методов системного подхода с использованием декомпозиционных расчетных моделей, функционального анализа, параметрической оптимизации и синтеза управления. Аналитическое решение переходных процессов в линейной системе осуществлялось эффективным методом операционного исчисления Лапласа в форме Карсона, а нелинейных — методом усреднения (асимптотического интегрирования). Для изучения стационарного случайного процесса использовалась, спектральная теория с эффективным аппаратом передаточных функций. В нелинейном случае применялась статистическая линеаризация, а в сложных случаях — решение с помощью ЭВМ.

Экспериментальные исследования базировались на тензомстрических и других датчиках с подачей сигналов на шлейфы осциллографа. Обработка осциллограмм осуществлялась на ЭВМ по стандартным программам. Основными показателями нагруженности являлись технологические усилия и крутящие моменты в упруго-диссипативных связях и ускорения инерционных блоков.

Научная новизна работы:

1. Обоснованы расчетные модели лесозаготовительно-транспортных систем и их упрощение на основе частотного и нагрузочного анализа, декомпозиции большой размерности для выявления основных закономерностей их функционирования.

2. Разработана аналитическая прикладная теория нагруженности лесозаготовительных транспортных систем вперех.одных и стационарных режимах движения, включающая основным критерием покоординатное взаимодействие колеса и почвы, эффективные аналитические методы расчета, оптимизации параметров и синтеза управления.

3. Разработана прикладная теория нагруженности нового KJIXT, учитывающая функционирование его узлов в различных технологических операциях.

4. Развита прикладная теория нагруженности гидроманипулятора с учетом аппроксимации управления и управляющих усилий и специфики функционирования в лесных условиях. ,

5. Разработана эффективная методология (стратегия) научного поиска путей снижения нагруженности основных систем машин для заготовки и вывозки леса, включающая обоснование рациональных структур подсистем и характеристик упругодиссипативных связей, установление закономерностей I их функционирования и динамической нагруженности, функциональный (интерполированный) и параметрический анализы, параметрическую оптимизацию и синтез управления, технические решения и научные рекомендации по минимизации динамической нагруженности.

6. Разработан комплекс методик экстремального, интерполированного и интегрального, функционального и параметрического анализа нагруженности основных систем машин для заготовки и вывозки леса.

7. Разработаны эффективные методики параметрической оптимизации, аппроксимированного и аналитического синтеза управления, минимизируюI щие динамическую нагруженность основных подсистем и повышающие их экономичность и долговечность.

8. Оптимизированы упруго-диссипативные связи KJIXM и получены 1 расчетные выражения их квазиоптимальных параметров. Выполнен аппроксимированный синтез управления манипулятором и аналитический — разгоном трелевочной системы.

9. Определены границы устойчивости исследованных малоустойчивых систем и квазиоптимальные параметры, доставляющие максимум устойчивости их функционирования. i

10. Установлены рациональные структуры исследованных подсистем и характеристики упруго-диссипативных связей.

И. Установлены закономерности функционирования и динамической

I' нагруженности исследованных подсистем, а также уровни нагруженности.

Значимость дли теории и практики

Разработанные прикладная теория и стратегия научного снижения нагруженности KJIXM и лесной почвы минимизирует их динамическую нагруженность, а также максимизирует экономичность, долговечность и служит I основой квазиоптимального проектирования.

Разработанные методики функционального анализа устанавливают закономерности функционирования и нагруженности, и как следствие, характер и уровень нагруженности и ее зависимость от параметров системы., в первую очередь от параметров жесткости и диссипации. Методики параметрической оптимизации минимизируют экстремально или интегрально уровень нагруженности и дают расчетные формулы и числовые значения квазиоптимальных параметров.

Методики синтеза пассивного управления дают квазиоптимальные характеристики упруго-диссипативных связей, а активного управления — рациональные энергосиловые или тяговые характеристики приводов КЛХМ.

Выявленные рациональные структуры лесотранспортных систем приближают возможные передаточные функции их функционирования к идеальным по минимальному уровню нагруженности. Обоснованная декомпозиция расчетных и математических моделей позволяет выполнить аналитический • расчет, функциональный анализ и параметрическую оптимизацию. Обеспечение устойчивости малоустойчивым системам исключает их катастрофу. Если критерии устойчивости и нагруженности противоречивы, то принимается компромиссное решение или с полным приоритетом устойчивости лесозаготовительной или лесотранспортной системы.

Проведенные испытания силовой передачи трелевочной системы <трактор Т-40ЛБ + пачка хлыстов> подтвердили адекватность моделей натурному образцу по частотному спектру, характеру и уровню крутящих моментов в шинах и усилий в упруго-диссипативных связях <коник—рама>. Подтверждены также экспериментально расчетные квазиоптимальные пара-4 метры жесткости и диссипации отмеченных связей.

Испытания различных структур рессорного подвешивания трелевочной системы <трактор T-80JI + пачка хлыстов> подтвердили теоретические расчеты лесовозных систем с одно- и двухступенчатым подвесом. Установлено также, что нагруженность трактора возрастает со скоростью движения, а при

D > 5 м/с становится целесообразным двухступенчатое рессорное подвешивание колесного тягача с оптимальным соотношением прогибов и диссипации по ступеням подвеса.

По результатам теоретических исследований разработаны рекомендации и технические решения, обеспечивающие минимизацию нагруженности КЛХМ. Часть решений защищена авторскими свидетельствами. В 1970 г. на кафедре ПСЛМ ЛТА возникла идея быстрого создания КЛХТ с шарнирно-сочлененной рамой путем радикальной модификации сельхозтрактора. При активном и непосредственном участии автора был разработан и создан экспериментальный его образец в производственных мастерских ЛТА. Затем работы велись в содружестве с НПО «Силава», Онежским, Минским, Липецким, Владимировским и Харьковским тракторными заводами.

Для нового трактора разработана прикладная теория нагруженности его узлов и связей. Проведены производственные испытания его функционирования и нагруженности. Материалы разработок.и испытаний используются на перечисленных выше заводах и в учебном процессе ЛТА—СПбГЛТА. Достоверность полученных результатов колеблется в пределах 85.95 % в зависимости от принятого критерия нагруженности. Для квазиоптимальных параметров системы она высокая ввиду того, что экстремальные свойства сохраняются при упрощении модели. Суть в том, что гибкость и нагруженность неконсервативной системы определяются низшей собственной частотой и параметрами жесткости и диссипации. В линейном случае нагруженность пропорциональна величине внешнего воздействия.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Прикладная аналитическая теория нагруженности лесозаготовитель-но-транспортных систем в переходных и стационарных режимах движения, содержащая критерием опорные реакции, эффективные методы расчета, оптимизации параметров и синтеза управления.

2. Прикладная теория нагруженности разработанного КЛХТ, включающая расчетные и экспериментальные исследования и специфику функционирования технологического оборудования: ГМП—привод, щит—пачка, коник—пачка.

3. Методология (стратегия) снижения нагруженности лесозаготови-тельно-транспортных систем, включающая обоснование рациональных структур и характеристик связей, функциональный и параметрический анализы, оптимизацию параметров и синтез управления, технические решения и научные рекомендации по минимизации нагруженности.

4. Комплекс эффективных методик анализа и оптимизации параметров, минимизирующих нагруженность KJIXM.

5. Декомпозиционные расчетные модели и закономерности функционирования и нагруженности подсистем.

6. Расчетные формулы и числовые значения оптимальных параметров упруго-диссипативных связей.

7. Рациональные структуры подсистем и расчетные выражения параметров, доставляющих устойчивость их функционирования.

8. Научные рекомендации и технические решения по снижению нагруженности KJIXM.

9. Разработка и испытание нового KJIXT.

Реализация работы. В экспериментально-производственной мастерской лесотехнической академии (JITA) с активным участием автора были изготовлены пять колесных лесохозяйственных тракторов (KJIXT) на базе Т-40АМ Липецкого тракторного завода с четырьмя ведущими колесами одинакового размера со щитом и лебедкой для трелевки леса (1975-76 гг.).

В 1977—1991 гг. ЛТА совместно с НПО «Силава» организовали серийный выпуск КЛХТ на заводе «Ригалесмаш». В 1978 году один трактор был продемонстрирован на ВДНХ СССР, а разработчики КЛХТ награждены бронзовыми медалями.

Затем J1TA совместно с НПО «Силава» создали бесчокерные трелевочные тракторы Т-40ЛБ с гидроманипулятором и зажимным коником. В 1985 году на этой основе создан Т-40ЛБ с пачковым захватом.

В 1973 году ЛТА совместно с Харьковским заводом тракторных самоходных шасси (ХЗТСШ) создали экспериментальные образцы тракторов ТЛ-28. Аналогичные машины изготовлены в ЛТА на базе трактора Т-25А с чокерным и бесчокерным технологическим оборудованием.

В ЛТА па базе Т-25А была создана машина для разделки деревьев в вертикальном положении на рубках ухода. Кроме этого был изготовлен трелевочный трактор на базе МТЗ для несплошных рубок. Созданные на базе Т-40АМ трактора прошли производственные испытания в лесхозах и леспромхозах Ленинградской и Новгородской областях, Карельской, Латвийской и Литовской республиках. По результатам государственных испытаний трактор ТЛ-28 рекомендован к серийному выпуску. Некоторые рекомендации по компоновке и конструкции КЛХТ отражены в утвержденных Гослесхозом лесотехнических требованиях.

Апробация работы. Результаты исследований отражены в научных отчетах лаборатории по проблемам механизации лесозаготовок ЛТА (1973— 1988 гг.), кафедр технологии лесного машиностроения и ремонта (1980— 1982 гг.) и технологии лесозаготовительных производств (1991—2004 гг.), докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях ЛТА (1973—2004 гг.), Всесоюзном научно-техническом семинаре по проблемам рубок ухода (г. Шучинск, 1980 г.), на конференциях молодых ученых в Латвийской ССР (г. Рига, 1981 г.) и специалистов НТП лесозаготовительных учреждений (г. Свердловск, 1985 г.), на конференциях «Повышение эффективности лесного комплекса Карельской АССР» (г. Петрозаводск, 1985 г.), «Комплексное и рациональное использование лесных ресурсов» (г.Минск, 1985 г.), «Эколого-экономические проблемы лесного комплекса» (г.Санкт

Петербург., 1997 г.), а также Международном форуме «Лесопромышленный комплекс России XXI века» (г. Санкт-Петербург, 2002 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы две монографии, 25 печатных работ, получены 14 авторских свидетельств на изобретеиия. Автор работы в 1979 г. награжден бронзовой медалью ВДНХ СССР.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 11 глав, заключения, списка использованных источников из 75 наименований и приложения. Общий объем работы 519 страниц текста, в т.ч. 147 рисунков и 59 таблиц.

Выводы по теме главы

1. Цель испытаний: исследование нагруженности блоков трактора, его тягово-тормозных характеристик и оценка функционирования тракторов на лесосеке. Основной объект испытаний — опытный образец трактора Т-40Л НПО «Силава», а комплекс измерений — мобильная тензолаборатория.

2. Экспериментальные зависимости /?;((р) и ЗХф, а) согласуются с теоретическими расчетами, особенно по максимумам ударного взаимодействия дерева и щита при фо = 55°. Выявлены возможности снижения веса щита и рычагов. Максимумы нагруженности зарегистрированы также при переезде через пень и яму, а также при внезапной остановке протяжки пачки. Весьма малая нагруженность во всех режимах передней полурамы и малая задней позволяют уменьшить их вес в 1,5 раза. Максимальные давления в гидроцилиндрах поворота зафиксированы близкими к расчетным, что утверждает точный расчет их сечения.

3. Тягово-тормозными испытаниями установлены соответствующие характеристики нового трактора. На передачах I, II задний мост не включался в работу. Процент буксования при Ркр = 13 кН составил 7% на грунтовой дороге, 2—5% — на асфальтированной, а коэффициент сопротивления качению— /кг= 0,13 и /ак= 0,11 соответственно. Тяговое усилие на поле составляло: Ркр = 9 кН на III—IV передачах при и = 1—3 м/с и Ркр < 17 кН на I— II передачах при и = 0,75.2,25 м/с. Коэффициенты качения / волочения на снежной целине / накатанном волоке составили /к = 0,194 / 0,145 и /в = = (0,5.0,6) / (0,4.0,45). Тормозная характеристика трактора получена на 20% ниже кривой по ГОСТ 12.2.019—76.

4. Исследованиями повреждаемости леса на десяти участках лесной опытной станции в процессе трелевки на рубках ухода установлена вероятность повреждаемости деревьев и подроста: р£= 0,06; p„= 0,09.

5. Сравнительная оценка функционирования четырех тракторов на лесосеке в одинаковых условиях определила при несущественном расхождении лучшие показатели у трактора T-40JI, а худшие у трактора МТЗ-52 на прореживании. Эффективность функционирования тракторов с шарнирно-сочлененной рамой объясняется лучшей проходимостью и маневренностью. Равномерное распределение нагрузки по осям этих тракторов в груженом режиме обеспечивает им меньшее колееобразование, особенно при малых количествах проходов.

6. Наблюдения в Ленинградской области за функционированием лесозаготовительных машин Софит с широкопрофильными шинами показали их высокую производительность по сравнению с тракторами ТБ-1 и ТДТ-55 за счет более высоких скоростей трелевки. Наименьшее колееобразование в летний период у тракторов Софит-Т реализуется за счет меньшего воздействия на почву их шин по сравнению с гусеницами. На увлажненных почвах осеннего сезона это преимущество снижается до гусеничных тракторов. Сохранность подроста при валке леса машинами Софит недостаточная из-за ограниченного вылета манипулятора.

7. Применение тракторов Т-40Л экономически себя оправдывает: в древостоях с объемом хлыстов до 0,15 м3 наиболее выгодным является трактор с гидроманипулятором, а с увеличением объемов хлыстов — применение трактора с чокерным оборудованием на трелевке древесины.

Стохастическая оценка вероятностного функционирования КЛХТ на выборочной рубке позволила установить целевую функцию в виде матожидания экономического эффекта М£ = Е-^с/я,-'Р/> Р =< г\9ь г\9ъ riP\> i=1 ггРъ >зРь гъРг > • Его расчет для V = 200 м3/га определил суммарный экономический эффект (ЧД) по трактору Т-40Л с чокерным оборудованием: М£ от 961 руб. до 3081 руб. в смену или 178 025 руб. в пятый год применения и до 570 312 руб. в первый год эксплуатации; по трактору Т-40ЛБ с гидравлическим манипулятором соответственно от 1107 до 3517 руб. в смену или от 199 490 руб. в пятый год применения и до 633 532 руб. в первый год эксплуатации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана аналитически-прикладная теория нагруженности лесо-заготовительно-транспортных систем, основанная на декомпозиции большой размерности, функциональном и параметрическом анализе, оптимизации параметров и аппроксимации управления и внешнего воздействия.

2. Предложены эффективные критерии нагруженности KJIXM и лесной почвы — покоординатные реакции шинных колес в виде максимума реакции в переходном процессе и дисперсии реакции в стационарном случайном процессе установившего движения.

3. Определена эффективная методология (стратегия) снижения нагруженности заготовительно-транспортных систем, включающая обеспечение устойчивости их функционирования, обоснование рациональных структур и характеристик связей, оптимизацию параметров и синтез управления, технические решения и научные рекомендации по минимизации нагруженности.

4. Обоснованы декомпозиционные расчетные модели и определены закономерности функционирования и нагруженности лесозаготовительно-транспортных подсистем.

5. Разработан комплекс эффективных методик функционального и параметрического анализа, параметрической оптимизации и аппроксимативного управления, минимизирующих нагруженность исследуемых подсистем.

6. Установлены расчетные формулы и числовые значения квазиоптимальных параметров упруго-диссипативных связей исследуемых подсистем.

7. Определены рациональные структуры подсистем и расчетные выражения параметров, обеспечивающих устойчивость их функционирования.

8. Разработаны научные рекомендации и технические решения, реализующие минимальную динамическую нагруженность KJ1XM и лесной почвы. Развита прикладная теория нагруженности гидроманипуляторов колесных машин аппроксимацией управления, устойчивостью функционирования и управляющими усилиями.

9. Разработана прикладная теория нагруженности нового KJIXT с шар-нирно-сочлененной рамой, включающая расчет нагруженности оборудования, связей и шин при различных технологических операциях, оптимизацию параметров установившегося движения и синтез тяговой характеристики переходного процесса.

10. Разработана, с активным участием автора, конструкция трактора T-40JI с шарнирно-сочлененной рамой, проведены всесторонние экспериментальные исследования его нагруженности, дана оценка эффективности функционирования на лесосеке.

11. Проведены расчетно-экспериментальные исследования рессорных и крутильных подсистем KJIXT в трелевочных системах для уточнения адекватности моделей, закономерностей функционирования и теоретических положений их динамической нагруженности.

12. Вибронагруженность сортиментовоза (СВ) пропорциональна и1,5 при узкополосном спектре воздействия пути (почвы) и завышенной жесткости подвеса, и0,5 — при широкополосном спектре в гибком подвесе. Расчетная диссипация в первом случае в V2.V3 раз выше второго. Реакции пути и ускорения СВ возрастают с жесткостью подвеса и имеют минимум по диссипации. В шинах реальная диссипация д £ 0,1 почти в три раза меньше расчетной. Поэтому при \) 2: 5 м/с целесообразнее двухступенчатая система подвеса с основной гибкостью и диссипацией в рамной ступени при виброзащитной шинной:/р //ш = VpXI+mO"1 « 0,4, /р + /ш ~ 8,5 + 3,5 = 12 см, d ~ 0,35.

В рамной ступени наилучшая квазилинейная диссипация автономными гидрогасителями. Ввиду малой их надежности возможны листовые рессоры или фрикционные демпферы с улучшенной характеристикой.

13. Обязательные условия боковой устойчивости СВ в одноступенчатом подвесе czb = kyngh, къ > 2,5. В двухступенчатом подвесе оно усиливается сэЬК >2,5mgh, сэ = czckz / при bK > Ь. По критерию min max Re pj = max \hi\ выявляется оптимальное соотношение покоординатных жесткостей рамного подвеса су = (czb - mgh) / asJx, доставляющее максимум боковой устойчивости СВ.

Важными условиями одномерного двухступенчатого подвеса оператора является обязательность двойной диссипации Pi > 0, Ро > 0 и исключения равенства частот переднего подвеса СВ и сиденья с оператором, Vi # v0. Они определяют правило: при жестком подвесе СВ должно быть мягкое сиденье о 9 о оператора и наоборот. Поэтому Со =

Рf= 0,3m,cb Ра= l,2Pi

Со / СI,

Vo^ Vi, F0= 1,25Р0аА.

Гидрогаситель сиденья можно заменить улучшенным фрикционным трением по условию статистической эквивалентности.

14. На основе декомпозиции симметричных структур, чрезмерного распределения параметров и приведения их к валу двигателя образуются двух-трехмассовые одномерные крутильные системы приводов лесовоза. Для крутящего момента двигателя и сопротивления лесовоза возможны полигармоническая и стохастическая аппроксимации. Низшие неуравновешенные гармоники газовых сил подавляются антивибраторами бифлярного подвеса, а параметрические резонансы — конструкционным трением в приводе с параметром диссипации Ре > 0,5д/сэУ2» h « Jo, намного ниже оптимального значения, минимизирующего его вибронагруженность.

Дисперсия крутящего момента DM(a) двухмассового привода (шин) пропорциональна его жесткости сэ, квадрату внешнего воздействия (М0^) , обратнопропорциональна основной гармонике возмущения со0 и инертности привода J. Функционал DM (рэ) имеет минимум, доставляющий оптимум параметру диссипации:

Рэт^л/с^, Д9Э = 0,5.0,3; рэ=29эД/сэ7, c3 = c3min.

Выявлено, что в рациональном (наилучшем) трехмассовом приводе основная гибкость и диссипация должны быть сосредоточены в карданном вале. Поэтому предложен дисковый демпфер на гибком карданном валу.

15. Обоснованы обобщенная и эквивалентные модели силовой передачи трелевочной системы, в т.ч. с гибкой (сп) и жесткой (сп оо) продольной сцепкой трактор—пачка, полу- и полнопогруженной пачкой. Определна наилучшей полнопогруженная система с основной гибкостью и диссипацией в сцепке. Функционал Dm(cn, ст) имеет минимум, доставляющий оптимум соотношению жесткостей сцепки и шин ведущих колес, сп / ст = Ът\ / т2 = 0,38. Интегральные реакции сцепки и шин минимизирует также диссипация в сцепке. Поэтому предложены фрикционные опоры коника двойного действия или фрикционно-роликовые опоры, обеспечивающие расчетное трение с улучшенной характеристикой.

16. Обоснованы расчетные и аналитические модели изгиба пачки в полнопогруженном состоянии на одно- и двухступенчатом подвесе при случайной неровности пути. Основной путь упрощения — дискретизация распределенной массы пачки по базисной кривой изгиба и задание квазисимметричной пачки на опорах. При этом кроме комлевой и кроновой массы образуются колеблющаяся по базисной форме изгиба (т = тп / 2) и масса инерционной связи m\t2 = тп • 2/тг двух движений z, q пачки. Определена рациональная двухступенчатая шинно-рессорная система подвеса пачки с эффектом £>2 /АФ = 1,2д/сп/сш ' сп ~ 0,4сш. Установлены рациональное соотношение жесткостей сп / сш по ступеням подвеса и оптимальная диссипация в гибкой ступени, в т.ч. для нелинейного трения в рессорах.

17. Обоснованы расчетная и аналитическая модели пачки в полупогруженном состоянии при случайной неровности пути. Основное упрощение модели — задание продольной огибающей пачки и ее дискретизация по базисной кривой изгиба. Определены закономерности вибронагружения и квазиоптимальные параметры подвеса. Интегральная реакция пути (почвы) пропорциональна возмущению и радиальной жесткости шин сш, обратна эквивалентному параметру диссипации (Зэ с оптимумом Р® = 2л[сштА.

18. Обоснована методика расчета пусковой нагруженности лесовозных систем. Малая диссипация и отсутствие резонансных явлений, определяющие пики реакций и быстротечность нестационарного процесса выделяют эффективным операционное исчисление Лапласа в форме Карсона. Определены закономерности пусковой нагруженности двигателя и пути (почвы) в двух- и трехмассовой системе привода при резком и плавном нагружении. В первом случае момент Мд теоретически расходится, а практически ограничивается буксованием ведущих колес. Реакции связей пропорциональны жесткости шин сх и коника ск и интенсивности внешнего воздействия. При ск = °° гибкость системы ст мала, параметры жесткости ск < 0,4сх задаются минимально реализуемыми.

19. Установлены закономерности нагруженности подвеса пачки и пути в выемке и при ударном загружении пачкой подвеса. В двухступенчатой системе соударения максимум реакции пропорционален жесткостям с, сш с опусканием пачки на две опоры.

20. Сформулирована общая методика эффективного расчета нагруженности различных подсистем лесовоза при случайном внешнем воздействии. Основным критерием вибронагруженности приняты дисперсии реакции шин, учитывающие не только динамичность подвеса и привода, но и покоординатное воздействие на почву. Основным направлением функционального анализа выявлен параметрический Dr( а) для упруго-диссипативных связей, определяющий интегральную вибронагруженность подсистем и иллюстрирующий пологие или крутые минимумы критерия качества, а также ограничения параметров связей. Дополнительной критериальной функцией принята спектральная плотность реакций связей (шин), отражающая частотную характеристику подсистемы, пики реакций в опасных режимах и ширину спектра случайных колебаний.

21. Энергетический спектр неровности пути зависит от скорости движения, доминирует в низкочастотной зоне Дсо = 0.7 с-1 и имеет различные максимумы при со = соо 0. Спектральная плотность крутящего момента двигателя снижается по экспоненте от основной (максимальной) гармоники и доминирует в интервале Дсо = 100. 1500 с-1. В низкочастотной зоне целесообразен малый спектр эквивалентного учета внешнего воздействия на привод от макронеровности пути через шины.

22. В одноступенчатом подвесе велик резонансный пик спектральной плотности радиальной реакции шин ввиду малой диссипации в них. Поэтому он возможен лишь для тракторов с ограниченной скоростью движения, ик< 7 м/с. При широкополосном спектре воздействия реализуется весьма пологий минимум по диссипации, а при узкополосном — более крутой. В двухступенчатом подвесе реализуются квазиоптимальные параметры и соотношения жесткостей. Более того, здесь реализуются пологие минимумы функционала, а их уровень значительно ниже, чем у одноступенчатого подвеса. В виброзащитном подвесе реализуются при и > 10 м/с чрезмерные пики энергетического спектра и крутые минимумы функционала как по диссипации, так и по жесткости подвеса, что делает его малоэффективным.

23. В двухмассовом приводе лесовоза с собственной частотой v = 48 с-1 реализуется при со » v мощный пик энергетического спектра крутильной реакции шин, обусловленный малой диссипацией Ь £ 0,1 и приводящий к буксованию ведущих колес. Реализация гибкого карданного вала (v = 29 с"1) с расчетной диссипацией (Зэ = 170 Нмс снижает пик ПФ = Ъ,г в 2,2 раза, а спектра реакции Sr(w) — в 12 раз. Среднеквадратичная реакция шин в новом приводе плавно нарастает с сэ и имеет весьма пологий минимум по диссипации Рэ. Здесь эффективны также антивибраторы бифлярного подвеса, подавляющие низкие гармоники возмущения.

24. В трелевочной трехмассовой системе с собственными частотами

Xj = 7 с-1, Яг = 16,7 с-1 и оптимумом диссипации в сцепке =13 КНс/м реализуется минимальная касательная вибронагруженность шин ведущих колес Фг = sJdJSq = 1,32. При этом выделяются три минимума: два крутых по параметрам сп, (Зп и один весьма пологий по касательной жесткости шин сх.

Оценка эффективности одно- (vn = 7 с-1, vx = 17 с-1) и двухступенчатого (v„ = 7 с-1, vT = 9 с-1) подвеса пачки показала малый эффект второй структуры ввиду близости парциальных частот изгиба пачки vn и вертикальных колебаний тары vT. При малой раздвижке частот vn £ vT целесообразно комплексное решение. Для малых расстояний и скоростей движения по волоку и < 7 м/с лучше простой шинный подвес пачки, исключающий близость частот системы. Для больших расстояний и скоростей и ^ 7 м/с к нижнему складу остается лучшим двухступенчатый подвес с возможной раздвижкой частот.

25. Существенное упрощение расчетной модели в задачах компоновки МРУ достигается заданным управлением гидроманипулятора (ГМП) или фиксацией последнего в наихудшем крайнем положении. Тогда модель может отображаться системой двух-трех дифференциальных уравнений поперечных колебаний трактора. Выявленное по критерию Сильвестра условие боковой устойчивости МРУ зависит от базы трактора 2Ь, массы и вылета манипулятора, жесткости привода сп и шин сш. При гибких шинах /ш < 0,1 м (iсш > 800 кН/м возможны выдвижные жесткие опоры по углам рамы трактора.

26. По уравнениям состояния ГМП и заданной кинеохарактеристике определены управляющие моменты стрелы и рукояти с максимумом вначале подъема. Обоснована модель нагружения ГМП с гидроприводом, в которой суммируются жесткости се + сф = с. При резком и плавном управляющем воздействии реакция гидропривода обратна его податливости е и жесткости с системы, пропорциональна угловой скорости (со < 2 с-1, /м < 6 м) подъема ГМП.

27. Разработанная математическая модель трелевочного щита позволяет производить функциональный анализ кинематических и силовых характеристик, а также расчет его прочности. Выявлены зависимости усилий в рычагах крепления щита и импульса соударения пачка—щит от угла ср положения щита и времени At = т соударения. Определен минимум соударения при фо = 55°. Установлены реакции троса при стопорении пачки о препятствие в период ее протяжки. Предложенные противоударные амортизаторы существенно снижают ударные нагрузки S = Fcpx за счет увеличения времени т соударения (амортизации удара). Максимумы ударных реакций амортизированного щита жесткостью са и тягача с касательной жесткостью шин ст пропорциональны скорости соударения ио и сомножителю са • сх.

28. В режиме разгона системы трактор—пачка без диссипации в упругих связях максимумы реакции пропорциональны их жесткостям (сх ■ са) и внешней нагрузке. В установившемся режиме трелевки дисперсии ускорения двигателя и реакций шин пропорциональны спектру взаимодействия пачка—путь и касательной сх жесткости шин ведущих колес. Диссипации в двигателе и шинах ограничивают дисперсии реакций даже в малых реализациях.

29. Разработана методика экспериментальных исследований трелевочной системы «трактор T-40J1 — пачка—волок», обоснованы структура системы и параметры. Нагруженность пускового процесса оценивалась средне-максимальными значениями крутящих моментов на полуосях приводов

МТК,М^) и реакций (Pz, Рх) четырех вариантов связи рама—пачка. Минимум нагруженности получен при гибкой связи рама—пачка (cf = 0,5; cf = = 0,7 кН/см) Мк на 20—25%, Рх на 30—35% ниже жесткой связи. Все критерии нагруженности возрастают со скоростью движения и возмущением волока.

Нагруженность стационарного случайного процесса оценивалась спектральной плотностью, матожиданием и дисперсией реакций полуосей, карданного вала, мостов трактора и активного полуприцепа (АЛП). По всем показателям определены наименее нагруженными варианты с покоординатной амортизацией комля пачки. На продольную динамику пачки существенное влияние оказывает трение пачка—волок. Вертикальные ускорения и инер-циионные нагрузки полурам снижаются в отмеченных вариантах относительно частично амортизированных на трелевочном волоке (10—20%), на лесной дороге (20—25%). С увеличением скорости движения нагруженность возрастает у всех вариантов связи рама—пачка.

30. Обоснована полная аналитическая модель трелевочной системы с гибкой пачкой и ее декомпозиция при квазисимметрии блоков и слабых обратных связях. Построенные с помощью ЭВМ АЧХ вертикальных ускорений трактора и комля пачки подтвердили декомпозицию и лучший вариант трелевки: cf =0,5 кН/см, Pf =4 КНс/м. Построенные расчетом на ЭВМ энергетические спектры реакций связи рама—пачка и крутящих моментов на полуоси трактора подтверждаются экспериментом наряду с лучшим вариантом связи рама—пачка: с\ =0,5; с* =0,7 кН/см. Минимизацией функционалов определены расчетные выражения оптимальных параметров диссипации, близкие результатам эксперимента. Различие расчетных и экспериментальных значений статистических критериев нагруженности трелевочной системы выявлено в пределах 4.8%, максимальных — по крутящему моменту 20%, по усилиям 8%, а спектров ускорения — 19%.

31. Определена плоская модель рессорной системы колесного трактора T-80JI из одно- и двухступенчатого подвеса и дискретизированной трехмас-совой пачки хлыстов. Обоснованы одномерные декомпозиционные модели, определены по упрощенным моделям расчетные и оптимальные параметры. Методика экспериментальных исследований включала ходовые испытания трактора на единичной неровности и лесных волоках при различном одно- и двухступенчатом подвешивании.

Экспериментально подтверждена лучшей гибкая двухступенчатая рессорная система с квазиоптимальными параметрами жесткости и диссипации, исключающими близость низших собственных частот: жесткость шин одной оси ск = 10 кН/см, а подвесок с = 3 кН/см, диссипация в подвесках передней оси Pi = 16 кНс/м, а задней р2 = 22 кНс/м.

32. Основные закономерности нагруженности остова трактора при переезде неровности типа выемка (бугра): среднемаксимальные ускорения возрастают по параболе со скоростью движения; наибольшая нагруженность реализуется при одноступенчатом (шинном) подвесе трактора, а меньшая с эффектом (20.40%) — двухступенчатом шинно-рессорном; уровень ускорений над задней осью выше, чем над передней и сопровождается <пробоем подвесок> при значительном и жестком ограничении их деформаций; ускорения остова возрастают с увеличением давления воздуха в шинах, т.е. с повышением их жесткости.

Основные закономерности вибронагруженности трактора в установившемся движении на волоках: среднеквадратичные ускорения остова возрастают по параболе со скоростью движения; наименьшие ускорения в зоне центра масс, нарастание колебаний (пробой подвесок) при близости низших собственных частот или нерациональном соотношении жесткостей и малой диссипации в подвесках; ускорения задней части трактора с пачкой ниже, чем без пачки за счет увеличения прогиба (снижения частоты); при малой диссипации функция ^((о) остова реализуется в виде треугольных околорезонансных пиков. Заметим также, что в одноступенчатом подвесе инерционная нагрузка остова близка реакции пути (лесной почвы).

33. Нагруженность гидроманипулятора (ГМП) с деревом и мотор-насосом исследована на натурном стенде трехмассовой системы в режимах разгона при подъеме дерева стрелой (тр = 0,3 с) и переносе его поворотом ГМП (тр = 0,4 с) при различных вылетах ГМП L, ми объемах дерева, V м3. Определяющее влияние на нагруженность ГМП и двигателя оказывают объем дерева V, угловая скорость со движения, вылет ГМП L и время tp разгона. Выявлено линейное увеличение статической нагруженности ГМП и привода от объема дерева и параболическое — динамической и суммарной. Просадки скорости вращения вала двигателя получены в линейной функции Дсо(Р) при подъеме стрелы и параболической — при повороте ГМП с деревом. Уровни приведенных динамических нагрузок на двигатель при подъеме дерева стрелой находятся в интервале AMq = 10—13 Нм, а суммарный АЛ/| =35.55 Нм, а при переносе дерева ГМП — AMs = 55.65 и ДЛ/| =75.90 Нм. Отмеченные нагрузки обусловливают просадки угловой скорости двигателя в первом режиме на Acoi =4.6 с"1, а во втором — на Асс>2 = 6.8 с-1.

34. Компановка разработанного KJIXT (T-40J1, TJ1-28) с шарнирно-сочлененной рамой осуществлялась из унифицированных узлов с учетом распределения нагрузки по осям 70%/30%, чтобы под нагрузкой радиальные ракции колес выравнивались. В круговой кривой с увеличением угла у между осями полурам возрастают поперечные силы увода колес и, как следствие, смещения почвы. Момент сил увода пропорционален в вертикальной плоскости углу а, а в горизонтальной — его квадрату. Выявлено условие устойчивости поворота Р\ > Yq [1 + (sin у + cos у)-1], которое ограничивает сверху жесткость су шин, а снизу — силу тяги Р\. Определены максимальное усилие и сечение гидроцилиндров поворота.

При взаимных поперечных колебаниях полурам трактора относительно продольной центральной оси упругая связь нецелесообразна, а диссипа-тивная — весьма полезна с рациональным интервалом коэффициента демпфирования ДО* = 0,6.0,4, до = 0,5. Определен момент релейного фрикционного трения и предложена конструкция дискового демпфера с улучшенной характеристикой. В нестационарном процессе методом усреднения выявлены огибающие амплитуд для различных характеристик неупругого сопротивления.

35. Разработана эффективная методика расчета опорных реакций колес трактора при различном положении манипулятора, а экспериментально определены удельные давления от колес МРУ на почву. При выдвижении ГМП с МОД на полный вылет для \|/ = 60° давление на левые колеса возрастает от 0,1 до 0,3 МПа с полной обезгрузкой правых, т.е. на границе боковой устойчивости. Для ограничения удельного давления р £ 90 кПа для МРУ (харвестеров) целесообразны выдвижные упоры по углам манипуляторной рамы, а для трелевочных машин (форвардеров) — широкопрофильные шины, ленточные цепи на колеса тележек или каретки полуприцепа.

36. Осуществлена оптимизация параметров трелевочного трактора в установившемся движении методом множителей Лагранжа и определены выражения скорости движения, массы трактор—пачка, а также ограничения на опорные реакции, сцепление с почвой, касательной силы тяги и мощности. Выполнен синтез разгона трелевочной системы модифицированным методом множителей Лагранжа. Определены временная и скоростная функции управления, а также оптимальная тяговая характеристика Рк(у). Эта гладкая функция реализуется в гидромеханическом приводе. Для малого интервала скорости движения он имеет упрощенную конструкцию, а его эффективность возрастает при частых разгонах и двигателях большой приспособляемости.

37. Целью экспериментальных исследований нового КЛХТ (Т-40Л, ТЛ-28) ставилось: уточнение нагруженности блоков, тяговотормозных характеристик и оценка функционирования на лесосеке. Экспериментальные зависимости /?,(ф) и £(ф, а) согласуются с расчетом, особенно по ударному взаимодействию при фо = 55°. Максимумы нагруженности зарегистрированы также при стопорении пачки, переезде через пень и яму. Весьма малая нагруженность во всех режимах передней полурамы позволяет уменьшить ее вес в 1,5 раза. Максимальные давления в гидроцилиндрах зафиксированы близкими к расчетным.

Тяговые характеристики определены на г = 4 передачах с максимумом Ркр = 13 кН и буксованием 7% на грунтовой дороге и 2—5% — на асфальтированной. Коэффициент сопротивления качению составил /кг=0,13; ка =0,11. Коэффициенты качения/волочения на снежной целине/накатанном волоке составили:/к = 0,194/0,145 и/в = (0,5.0,6)/(0,4.0,45). Тормозная характеристика трактора получена на 20% ниже кривой по ГОСТ 12.2019—76.

38. Сравнительная оценка функционирования четырех тракторов на лесосеке в одинаковых условиях определила при несущественном расхождении лучшие показатели у трактора Т-40Л, а худшие — у МТЗ-52 на прореживании. Эффективность функционирования тракторов с шарнирно-сочлененной рамой объясняется лучшей проходимостью и маневренностью. Наблюдения в Ленинградской области за функционированием машин Софит с широкопрофильными шинами и ТБ-1, ТФТ-55 с гусеницами показали высокую производительность первых за счет более высоких скоростей трелевки. Наименьшее колееобразование у тракторов Софит-Т реализуется за счет меньшего их воздействия на почву, чем гусеницы.

39. Исследованиями повреждаемости леса на десяти участках лесной опытной станции в процессе трелевки на рубках ухода установлена вероятность повреждаемости деревьев и подроста: р„ =0,06; =0,09.

Применение тракторов T-40JI экономически себя оправдывает: в дре-востоях с объемом хлыстов до 0,15 м3 наиболее выгодным является трактор с гидроманипулятором, а с увеличением объемов хлыстов — применение трактора с чокерным оборудованием на трелевке древесины.

Стохастическая оценка вероятностного функционирования KJIXT на выборочной рубке позволила установить целевую функцию в виде матожидания экономического эффекта Mq = Х^с/я'Р/' Р =< гй> riP2> r2Pi> i=i ' г2Р2, Г3Р1, Г3Р2 > . Его расчет для V= 200 м /га определил суммарный экономический эффект (ЧД) по трактору T-40JI с чокерным оборудованием: от 961 руб. до 3081 руб. в смену или 178 025 руб. в пятый год применения и до 570 312 руб. в первый год эксплуатации; по трактору Т-40ЛБ с гидравлическим манипулятором соответственно от 1107 до 3517 руб. в смену или от 199 490 руб. в пятый год применения и до 633 532 руб. в первый год эксплуатации.

1. Динамика системы дорога—шина—автомобиль—водитель / Под ред. А. А. Хачатурова. — М.: Машиностроение, 1976. — 535 с.

2. Ротенберг Р. В. Подвеска автомобиля. Колебания и плавность хода. — М.: Машиностроение, 1972. — 392 с.

3. Яценко Н. Н., Прутчиков О. К. Плавность хода грузовых автомобилей. — М.: Машиностроение, 1969. — 200 с.

4. Шупляков В. С. Колебания и нагруженность трансмиссии автомобиля. — М.: Транспорт, 1974. — 328 с.

5. Лукинский В. С., Зайцев Е. И. Прогнозирование надежности автомобилей. — JL: Политехника, 1991. — 224 с.

6. Коловский М. 3. Динамика машин. — Л.: Машиностроение, 1989. —265 с.

7. Гастев Б. Г., Мельников В. И. Основы динамики лесовозного подвижного состава. — М.: Лесная промышленность, 1967. — 220 с.

8. Варава В. И. Расчет и конструирование упругих систем транспортных машин. — М.: Лесная промышленность, 1975. — 144 с.

9. Жуков А. В., Леонович И. И. Колебания лесотранспортных машин. — Минск: Изд-во БГУ, 1973. — 240 с.

10. Александров В. А. Динамические нагрузки в лесосечных машинах.—Л.: ЛГУ, 1984. — 152 с.

11. Сюнев В. С. Динамическая нагруженность опорных элементов лесных колесных подборочно-транспортных машин и ее снижение: Дис. . канд. техн. наук. — Л.: ЛТА, 1984. — 216 с.

12. Герасимов Ю. Ю., Сюнёв В. С. Лесосечные машины для рубок ухода: Компьютерная система принятия решений. — Петрозаводск: Изд-во Петр. ГУ, 1998. —236 с.

13. Анисимов Г. М. Условия эксплуатации и нагруженность трансмиссии трелевочного трактора. — М.: Лесная промышленность, 1975. — 168 с.

14. Семенов М. Ф. Эффективность функционирования лесосечных модульных машин. — СПб.: ЛТА, 1996. — 224 с.

15. Добрынин Ю. А. Исследование вертикальной динамики колесного трактора на трелевке леса в условиях рубок промежуточного лесопользования // Дис. канд. техн. наук. — Л.: ЛТА, 1973. — 205 с.

16. Ведерников О. М. Снижение нагруженности лесохозяйственного трактора при трелевке леса амортизацией технологического оборудования: Дис. канд. техн. наук. — Л.: ЛТА, 1987. — 327 с.

17. Кочнев А. М. Повышение эксплуатационных свойств колесных трелевочных тракторов путем обоснования их основных параметров: Дис. . докт. техн. наук. — СПб.: ЛТА, 1995. — 424 с.

18. Варава В. И., Гусейнов Э. М. Снижение нагруженности колесных лесохозяйственных машин и лесной почвы: Научное издание. — СПб.: Изд-во СПГУ, 2005. —324 с.

19. Мурашкин Н. В., Гусейнов Э. М. и др. Вторичные древесные ресурсы и экономика их формирования и использования. — СПб.: СПбГЛТА, 2004. — 64 с.

20. Гусейнов Э. М. Влияние трелевки на природную среду // Эколого-экономические проблемы лесного комплекса: Тезисы докладов. — СПб.: ЛТА, 1997. — С. 46—48.

21. Андреев В. Н., Гусейнов Э. М. Эколого-экономическая эффективность применения лесных тракторов // Эколого-экономические проблемы лесного комплекса: Тезисы докладов. — СПб.: ЛТА, 1997. — С. 45.

22. Михасенко В. И., Гусейнов Э. М., Седов Ю. А. Прогнозирование некоторых параметров опытных образцов для машин лесного хозяйства-: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. VII. — Л.: ЛТА, 1978. — С. 127—129.

23. Андреев В. Н., Гусейнов Э. М., Сергеев М. С. Выбор и обоснование геометрических и конструктивных параметров щита // Машины и орудия для механизации лесозаготовок и лесного хозяйства: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. II. — Л.: ЛТА, 1982. — С. 8—12.

24. Гусейнов Э. М. Определение динамических усилий в узлах крепления технологического оборудования лесохозяйственного трактора// Машины и орудия для механизации лесозаготовок и лесного хозяйства: Межвуз. сб. науч. тр. —Л.: ЛТА, 1986. — С. 40—43.

25. Александров В. А., Гусейнов Э. М. Исследование динамики взаимодействия манипулятора лесосечной машины с пакетируемым деревом при повороте // Машины и орудия для механизации лесозаготовок: Межвуз. сб. науч. тр. — Л.: ЛТА, 1976. Вып. 5. — С. 37—39.

26. Орлов С. Ф., Иевинь И. К., Гуцелюк Н. А., Лямин И. В., Козь-мин С. Ф., Гусейнов Э. М., Седов В. П., Лаздан В. С., Эпалт А. М. Проектирование и применение специальных активных полуприцепов в лесном хозяйстве: Учебное пособие. — Л.: ЛТА, 1979. — 88 с.

27. Петров А. П., Гусейнов Э. М., Иевинь И. К., Эпалт А. М. К вопросу о колесном тракторе // Лесная промышленность. — 1981. — № 11. — С. 25— 26.

28. Лямин И. В., Гусейнов Э. М., Эпалт А. М. Агрегатирование трактора полуприцепом // Информационный листок. № 214—81.

29. Гусейнов Э. М. Опыт создания лесохозяйственного колесного трактора // Эксплуатация лесовозного подвижного состава: Межвуз. сб. науч. тр. — Свердловск: Изд. УПИ им. Кирова, 1985. — С. 20—24.

30. Гусейнов Э. М., Седов Ю. А. О динамике поворота колесных машин // Машины и орудия для механизации лесозаготовок: Межвуз. сб. науч. тр. —Л.: ЛТА, 1978. —С. 56—58.

31. Гусейнов Э. М. Экспериментальные исследования тягово-сцепных параметров колесного трактора Т-40Л // Машины и орудия для механизации лесозаготовок: Межвуз. сб. науч. тр. — Л.: ЛТА, 1975. Вып. 4. — С. 66—69.

32. Лямин И. В., Гусейнов Э. М., Эпалт А. М. К вопросу тормозной динамики колесного трактора Т-40АМ с активным полуприцепом // Машины и орудия для механизации лесозаготовок: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. VIII. — Л.: ЛТА, 1979. —С. 64—68.

33. Гусейнов Э. М., Мейснер В. Ф. Применение трактора Т-40АМ с активным полуприцепом в лесном хозяйстве // Эксплуатация лесовозного подвижного состава: Межвуз. сб. науч. тр. — Свердловск: Изд. УПИ им. Кирова, 1988. —С. 28—34.

34. Гусейнов Э. М. О проходимости трактора под пологом леса // Международный форум «Лесопромышленный комплекс России XXI века»: Тезисы докладов. — СПб., 2002. С. 29.

35. Орлов С. Ф., Лямин И. В., Гусейнов Э. М. Применение активных полуприцепов на рубках ухода // Лесное хозяйство, 1979. № 2. — С. 46—49.

36. Мейснер В. Ф., Гусейнов Э. М. Применение лесохозяйственной модификации трактора Т-40АМ на первичной транспортировке леса // Эксплуатация лесовозного подвижного состава: Межвуз. сб. науч. тр. — Свердловск: Изд. УПИ им. Кирова, 1985. — С. 24—26.

37. Меньшиков В. Н., Бит Ю. А., Бойчук А. П., Гусейнов Э. М., Смирнова А. И. Оценка применения систем машин на лесосечных работах // Лесоводство, лесные культуры и почвоведение: Межвуз. сб. науч. тр. — СПб.: ЛТА, 1993. —С. 21—24.

38. Андреев В. Н., Гусейнов Э. М. Об эколого-экономической эффективности лесосечных работ // Лесоинженерное дело: Межвуз. сб. науч. тр. — СПб.: ЛТА, 1997. —С. 71—77.

39. Гусейнов Э. М. К вопросу оценки эффективности лесных колесных машин на основе теории дискретных марковских цепей // Пути повышения производительности лесов и их рациональное использование: Тезисы докладов.—Рига: ЛатНИИНТИ, 1981. —С. 53.

40. Андреев В. Н., Гусейнов Э. М. Оценка эффективности функционирования лесных машин на основе марковских цепей // Эксплуатация лесовозного подвижного состава: Межвуз. сб. — Свердловск: Изд.-во УПИ им. Кирова, 1987. — С. 97—103.

41. Орлов С. Ф., Жуков А. В., Козьмин С. В., Ведерников О. М., Гуце-люк Н. А., Сальников М. А., Лямин И. В., Гусейнов Э. М. Подвеска сиденья транспортного средства: Авт. св. № 689875. Опубл. 05.10.79 г. Б.И. № 37.

42. Чмутов В. И., Гусейнов Э. М., Гусев В. Ф. Устройство для погрузки длинномерных грузов. Авт.св. № 133747. Опубл. 30.05.87 г. Б.И. № 20.

43. Чмутов В. И., Ведерников О. М., Гусейнов Э. М. Коник лесозаготовительной машины. Авт.св. № 1318451. Опубл. 23.06.87 г. Б.И. № 23.

44. Орлов С. Ф., Баранников Л. Ф., Гусейнов Э.М., Ведерников О.М. Трелевочно-транспортная машина. Авт.св. № 639748. Опубл. 30.12.78 г. Б.И. № 48.

45. Орлов С.Ф., Гусейнов Э.М., Рубцов В. М., Ведерников О. М. Гидравлическая система рулевого управления транспортного средства. Авт.св. № 709448. Опубл. 15.01.80 г. Б.И. № 2.

46. Орлов С. Ф., Рубцов В. М., Гусейнов Э. М., Ведерников О. М. Трелевочно-транспортная машина. Авт. св. № 712287. Опубл. 30.01.80 г. Б.И. №4.

47. Орлов С. Ф., Лямин И.В. Козьмин С. Ф. Гусейнов Э. М. Трелевочно-транспортная машина. Авт. св. № 729100. Опубл. 25.04.80 г. Б.И. № 15.

48. Орлов С. Ф., Ведерников О. М., Гусейнов Э. М., Лямин И. В. Трелевочно-транспортная машина. Авт. св. № 742194. Опубл. 25.06.80 г. Б.И. № 23.

49. Гусейнов Э. М., Рубцов В. М. Гидравлическая система рулевого управления транспортного средства. Авт. св. № 880844. Опубл. 15.11.81 г. Б. И. № 42.

50. Андреев В. Н., Гусейнов Э. М. Трелевочно-транспортная машина. Авт.св. № Ю11434А. Опубл. 15.04.83 г. Б.И. № 14.

51. Миркин Л. А., Никитина Т. А., Гусейнов Э. М. Гребневое зацепление гусеничного движителя. Авт. св. № 1369975. Опубл. 30.01.88 г. Б.И. № 4.

52. Миркин J1. А., Барышников М. В., Гусейнов Э. М. Опорный каток гусеничного транспортного средства. Авт.св. № 1400940 А1. Опубл.0706.88 г. Бюл. № 21.

53. Миркин Л. А., Никитина Т.А., Гусейнов Э. М., Барышников М. В. Гусеничный движитель транспортного средства. Авт.св. № 1472332. Опубл.1504.89 г. Бюл. № 14.

54. Миркин JI. А., Гусейнов Э. М. Гусеничный движитель плавающего транспортного средства. Авт. св. № 1556016. ДСП 1990 г.

55. Мурашкин Н. В., Мурашкин А. Н., Тюкина О. Н. Экономические основы технологического развития: Учебное пособие. — Псков: ПГПИ, 1999. — 192 с.

56. Мурашкин Н. В., Демченков К. В., Крылов В. С. и др. Основы маркетинга: Учебник. — Великие Луки, 2003. — 508 с.

57. Морозов С. И. Соударение тел. Классическая теория удара. Ч. 1. — Архангельск: Изд-во АГТУ, 2001. — 252 с.