автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Повышение эффективности работы технологического оборудования лесной машины с гидроманипулятором

Pro ол; ■

;; 'j !>■.•• . •

СAHKT1 ПЕТ ЕРБУРГСКАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ '

На правах рукописи

Орлов Александр Николаевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЛЕСНОЙ МАШИНЫ С ГВДРОМАКИПУЛЯТОРОМ

05.21.01,. - Технология и машины лесного хозяйства и лесозаготовок

АВТОРЕФЕРАТ Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель-доктор технических наук, профессор Андреев RR

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ - 1993

Работа выполнена на кафедре проектирования специальных лесных машин Санкт-петербургской лесотехнической академии -

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор АНДРЕЕВ В. К

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Питухин А. В.

кандидат технических, наук, доцент Кочнев А. М.

Ведущее'предприятие

Онежский трактррныйий завод ' '

Защита диссертации состоится " 28 " ДЕКАБРЯ ' 1993 года в // часоЕ на заседании специализированного совета Д. 063.50.01 в Санкт-Петербургской лесотехнической академии.

( 194018, Санкт-Петербург, .Институтский пер.', д. 5, главное здание, зал заседаний).

'С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

. Автореферат разослан " 26" ЦОЯ&РЯ

1993 года.

Ученый секретарь специализированного совета

5Й

Г. М. АНИСИДОВ

-з -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В новых экономических условиях повышение эффективности эксплуатируемой и закупаемой вновь техники приобретает особое значение для лесной отрасли. Как известно, наиболее широкое применение в настоящее время нашли лесные машины (JIM) с гидроманипуляторами (ГМ). Однако, несмотря на большой опыт их проектирования и эксплуатации, задачи повышения их функциональных свойств, в частности таких как, производительность и надежность, остаются по-прежнему актуальными. В данном рассуждении легко усмотреть противоречие, вытекающее в проблему, решение которой сводится к отысканию по двум определяющим эффективность' критериям (производительности и долговечности) конструктивных и эксплуатационных решений. Большие возможности в этом направлении предоставляет использование системы пропорционального управления (СПУ) гидроприводом технологического оборудования (ГТО). Несмотря на то, что СПУ нашли широкое применение для привода гидросистем станков, промышленных роботов и т.д., в лесной технике в настоящее время они имеют весьма ограниченное применение.

Поэтому проведенные в данной работе исследования возможностей применения СПУ в ГТО ЛМ и их влияния на эффективность работы являются чрезвычайно актуальными.

Цель работы. Комплексная оценка влияния характеристик систем управления ТО на эффективность, работы ЛМ с ГМ на основе теоретической разработки методики научного обоснования оптимальных характеристик СПУ по критериям долговечности ГМ и производительности Ж

Научная новизна работы. Разработана комплексная расчетно-экспери-ментальная методика оценки влияния характеристик СЦУ на долговечность и производительность ЛМ с ГМ, учитывающая вероятностные характеристики и законы распределения динамических нагрузок.

Получены с помощью комбинации метода случайных параметров (МСП) и интерполяционного метода Ньютона зависимости показателей долговечности. и производительности от расхода жидкости через СПУ, а также параметров предмета труда.

Получены экспериментальным путем с последующей статистической обработкой вид закона распределения к его параметры для максимальных эквивалентных напряжений, действующих в опасных сечениях ГМ при погрузочно-ра-згрузочных операциях.

Формализована задача определения оптимальных характеристик СПУ в виде двухуровневой процедуры, включающей нахождение оптимального по комплексному критерию расхода жидкости через СПУ, и решение на втором

уровне задачи оптимального управления ГМ внутри цикла с помощью принципа максимума Понтрягийа.

. Получены, на основе оптимизации рекомендации по построению оптимальной программы управления рабочим циклом с помощью 'бортового компьютера.

Практическая ценность работы. Разработанные математическая модель и методика исследования влияния характеристик СПУ на эффективность работы Ш позволяет позволяет расчетно-экспериментальным. путем определять оптимальные ■ параметры пропорционального гидропривода ТО и дает возможность эксплуатационникам использрвать ЛМ с ГМ в оптимальном режиме, а также оценивать правильность конструктивно-технологические решения ТО JIM с точки зрения надежности и производительности.

Реализация работы. Разработанная методика, а также результаты теоретических и экспериментальных исследований используются в конструкторском бюро Онежского тракторного завода для обоснования проектных парамет- . ров технологического оборудования серийно выпускаемых и эксперименталь- . ных образцов гвдроманилуляторных машин лесного комплекса.

Апробация работы. Полученные в результате работы материалы я основные результаты докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах кафедры "ЩЛМ", на секционных заседаниях научно-технической конференции ЛТА,- а также на международной конференции "Леса, окружающая среда и новые технологии в северной Ев'ропе'Ч 1993г.).

• Публикации. По материалам диссертации опубликованы две' работы.

Структура и обьем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, основных выводов и рекомендаций,'списка литературы и трех приложений. Обьем работы составляет 154с., из них: 118 с. машинописного текста, 37 рис. ,9 табл., список литературы - i06 наим.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теш исследования,, сформулирована цель работы и основные научные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе рассмотрено состояние вопроса в области последних достижений машинизации лесосечных работ,в частности особенности конст- * рукции и технологии применения бесчокерных трелевочных машин применяемых в настоящее время в мире. Дан краткий обзор исследований по определению динамической нагруженности и прочности гидроманипуляторов ЛМ и проведен обзор конструкций ГМ ЛМ, применяемых для проведения сплошных рубок и рубок ухода. На уровне литературного обзора исследованы методы

'оценки надежности конструкций ГМ , а также системы управления ТО ЛМ и их влияние на надежность манипуляторов.

В результате проведенного в первом разделе- анализа состояния вопроса установлено, что:

а) применение в гидросистемах ЛМ пропорционального управления позволит повысить эффективность их работы в целом и особенно долговечность, что очень важно в современных экономических условиях;

б)- характеристики гидросистем с пропорциональным управлением, несмотря на их преимущества, слабо изучены с теоретической и практической точек зрения, особенно применительно к ЛМ;

в) в настоящее время нет разработанных методик определения оптимальных характеристик гидросистем с пропорциональным управлением с учетом специфики функционирования Ж

С учетом высказанных выше соображений, а также сформулированной цели работы в ней ставятся следующие задачи исследований:

1) проанализировать состояние вопроса о применении гидросистем с пропорциональным управлением и оценить преимущества их использования;

2) разработать методику для оценки влияния характеристик СПУ на показатели долговечности и производительности. Проанализировать степень влияния различных конструктивных и технологических факторов на характеристики СПУ;

3) провести экспериментальные исследования по определению законов распределения импульсных пиковых нагрузок, а также их параметров в эксплуатационных условиях;

4) разработать методику определения оптимальных параметров СПУ и параметров оптимального управления циклом;

Б) дать научно-обоснованные рекомендации по проектированию и применению СПУ и составлению программ компьютерного управления технологическим циклом погрузки деревьев.

Во втором разделе рассматривается методика определения показателей долговечности и производительности ЛМ с ГМ.

Для определения долговечности путем обработки экспериментальных данных установлено, что с достаточной точностью (с расхождением не более 15-20%) распределение амплитуд эквивалентных напряжений можно принять подчиняющимся экспоненциальному закону с плотностью

/f&>) = п7сэ-< ехр(-&э)/fmG?) (1),

где ms3- математическое ожидание эквивалентных напряжений.

При условии, что кривая усталости описывается уравнением G".fiJ-C-COn,st (2),

где с учетом гипотезы о линейном суммировании повреждений средний ресурс определится по асимптотической зависимости

Тер- (3)'

Из кривой усталости, в частности следует, что

С^Л/о-С-Г (4).

. . где Л/£ -базовое число циклов ( обычно для сталей N - 2 10 )•;

б^/ -предел выносливости; ш - показатель кривой усталости.

С учетом этого обстоятельства формула (3) приобретает более компактный и удобный для расчетов вид -т

Тер =£(гщ А/о)/Г{тнЛ(Г"/поСэ) (5).

. Таким образом при известных прочностных характеристиках металла • средний ресурс -может быть определен при наличии информации о математических ожиданиях времени и величин нагрузок, действующих в сечениях. Первая из указанных величин может быть непосредственно получена путем обработки экспериментальных данных. Определение же второй величины было произведено с помощью комплексного метода, включающего сочетание теоретического и машинного эксперимента. Иначе этот метод называют методом случайных параметров .

Для определения динамических нагрузок, действующих в МК ГМ с последующим переходом на определение амплитуд эквивалентных напряжений, была использована методика, предложенная профессором В. А. Александроаым , на основе которой было составлено нелинейное дифференциальное уравнение четвертого порядка, описывающее движение динамической системы Г М-предмет труда, при погрузке последнего манипулятором в коник трелевочной машина Применив метод статистической линерариэации на основе этого уравнения были получены случайные величины действующих в МК ГМ нагруаок.

Основное расчетное выражение при этом имеет вид:

(6).

где Ci - коэффициенты; С - коэффициент жесткости;

&,Gk - соответственно приведенные силы тядести дерева и ГМ.

ГЬреход от случайных нагрузок к напряжениям, с учетом того, что конструкция ГМ находится в линейном напряженном состоянии, был осущесв-аш по следующей зависимости:

где М - количество действующих на данный момент нагрузок;

Ai(t)- передаточная функция от внешней нагрузки до рассматриваемого сечения элемента МК ГМ; F - геометрический фактор.

В результате реализации МОП на ЭВМ были получены математические ожидания времени и величин эквивалентных напряжений, действующих в конструкции. После этого было произведено определение и исследование среднего ресурса, как показателя долговечности.

Значения постоянных параметров при определении ресурса приняты на основании экспериментальных данных .котораые были получены при проведении ускоренных ресурсных испытаний элементов серийно выпускаемых ГМ. Согласно этим данным получены следующие постоянные параметры кривой усталости, отвечающие 50% вероятности разрушения:

1) Показатель кривой усталости гг»=2. 55;

2) предел выносливости материала конструкции ГМ (сталь 15ЖНД)

бм-ЗБО МПа;

3) Базовое, число циклов нагружения материала N0-40000.

Для наглядности-представления результатов на основе полученных при исследовании ресурса данных построены графики зависимости ресурса Тер от расхода Ор создаваемого СПУ при условии; что. параметры предмета труда постоянны (рис 1).

Из графиков видно, что зависимость ресурса от расхода является гиперболической.

Рис 1 Графическая зависимость ресурса Тер от расхода создаваемого СПУ (}р при среднем таксационном диаметре [)т«27.7см. Путем использования метода Ньютона, заключающегося в нахождении коэффициентов полинома вида

где п-количество узлов вычислений;

- е - .

Х-переменная величина;

Си^. О.» -коэффициенты, полинома по значениям функции заданной таблично.

Было получено, что эта зависимость аппроксимируется с точностью до 1% следующим полиномом "

Тер /О^ * ?ОГОр *2. Лб/О^- 6.8- (9).

При этом можно заметить, что величиной ресурса можно варьировать в широких пределах, изменяя параметры СПУ,.что,- на наш взгляд, является очень важным для организаций, эксплуатирующих лесозаготовительную технику. .

Вторым Еажным фактором, по которому можно судить об эффективности работы ТЫ является производительность. Чаще всего в технологических расчетах используют расчетную и как ее следствие паспортную производительность . Сменная производительность определяется по формуле

/7см - С7см - {/>)■ Лр (10).

где Тем - продолжительность рабочей смены,ч;

Ър - регламентированные простои,ч;

Пр - расчетная производительность, куб. м/ч.

Определение расчетной производительности производится по следующей формуле ¿¿00

Лр= -щ-Мп (11).

где Ып - обьем обьем транспортируемых предметов труда, куб. м;

Тц - время цикла работы машины; сек.

При этом,например,время цикла для БТМ может быть определено по следующей зависимости

+ (12),

где йу____Ъг - соответственно время холостого хода, набора пачки,

движения машины с грузом и время отцепки пачки, сек.

Ввиду того, что во время теоретических исследований была выдвинута гипотеза о том, что параметры СПУ влияет на производительность БТМ, необходимо более детально остановиться на определении Ь - времени набора пачки. Оно может быть определено по формуле

±г = (¿3 + ^/7 * "¿ас*)- Ку- П. (13),

где Ъа - время захвата предмета труда,сек;

1п - время подтаскивания,сек;

1пов-время поворота ГМ,сек;

Ку - коэффициент увеличения времени цикла;

- 9 -

п - количество обрабатываемых предметов труда.

Дня дальнейшего исследования производительности и влияния на нее параметров СЛУ использовались математические ожидания времени захвата МЮ, времени подтаскивания М1п, и Бремени поворота МЬпов, которые были получены в результате теоретического и экспериментального исследования динамической нагруженности МК ГМ. Значения этих параметров меняются как в зависимости от технологии, так и в зависимости от величины расхода СЛУ и от предполагаемого региона использования ЛМ с ГМ, характеризуемого средним От.

Таким образом, формула (13) для определения будет иметь вид

1г* (ПЦг+ ГТЦл* ГП1пов). К*-П. (14).

В результате исследования по данной методике получены графические за висимости, отображающее связи между производительностью и расходом при постоянстве их параметров изображены на рисунке 2.

Графическая зависимость, изображенная на рис 2 описывается с с точностью до 1X полиномом Ньютона третьего порядка вида

Пр(Ог)^-93.22*2. </?■ /о'3Ор-У.9- /€>?(??+ С?/ (15).

от расхода СНУ при средней характеристике предмета труда.

Из графиков видно, что предполагаемое влияние параметров СПУ на производительность ЛМ подтвердилось, более того, с помощью СПУ оказалось еозможным регулирование производительности машины. Это, на наш взгляд, является весьма важным, так как эксплуатационникам можно, опираясь на выработанные рекомендации, выбирать необходимую для их условий экс-

плуатации производительность, установив с помощью СПУ необходимый расход ОР.

Третий раздел посвящен описанию экспериментальных исследований динамической нагруженности ВТМ ЛП-18Г. Исследования проводились на1 базе учебно-опытного лесхоза УЛТИ. В разделе изложены цель, задачи и методика проведения натурного эксперимента. Дана характеристика объекта и условий проведения эксперимента, контрольно-измерительной аппаратуры, обработки результатов и обоснования расчетного случая нагружения.

Во время тензометрических испытаний ГМ ЛП-18Г записывались следующие параметры: напряжения в опасных сечениях ГМ; углы поворота стрелы, рукояти, колонны; давления в гидроцилиндрах стрелы, рукояти, колонны; составляющие усилия в узле связи рукояти и захвата.

После обработки осциллографических записей с помощью стандартных методов математической статистики были определены вероятностные характеристики и законы распределения исследуемых параметров. Было установлено, что они подчиняются двум законам распределения: экспоненциальному и нормальному.

Анализ данных, полученных во время испытаний данных по действующим в МК ГМ напряжениям позволил определить наиболее нагруженное состояние манипулятора, характеризуемое углом наклона стрелы Л-7град., и углом поворота рукояти ¿в -120град, а также установлен, что максимальные амплитуды напряжений имеют место в сечении соединения гидроцилиндров стрелы со стрелой. Их численное значение достигает 103 МПа. Коэффициент ассиметрш цикла изменяется в широком диапозоне от 0.2 до 0.9. По результатам экспериментальных исследований в диссертационной работе приведены данные по математическим ожиданиям и средним квадратичес-ким отклонениям нагрузок и напряжений, действующих в конструкции ГМ для расчетного случая нагружения.

Статистические данные, полученные в результате экспериментальных исследований были использованы в дальнейшем при определении ресурса МК ГМ и производительности машина

В четвертом разделе проводилось определение оптимальных параметров системы управления манипулятором при условии установки в нее бортового /правдяюшэго компьютера, реализующего оптимальные программы управления ГМ. Для создании таких программ в работе поставлены следующие задачи оптимизации:

1) Определение оптимального расхода через гидрораспределитель,

обеспечивающего максимальные характеристики долговечности и производительности.

2) Определение оптимальной программы управления внутри цикла, обеспечивающей максимальное быстродействие внутри цикла.

На основании предварительного анализа было установлено, указанные выше задачи решаются разными методами и тесно взаимосвязаны, что приводит в самой общей постановке к задаче поуровневой оптимизации.

Первая из поставленных задач представляет задачу высшего уровня,так как здесь з качестве показателей эффективности фигурируют такие общие характеристики, как производительность и долговечность. В дальнейшем связь между уровнями учитывается через показатели производительности, включающие оптимальные временные характеристики цикла, полученные при решении второй задачи. Однако, с другой стороны, при синтезе оптимальной программы Енутри цикла необходимо использовать значения расхода, обеспечивающего оющую максимальную эффективность работы машины. Поэтому математический аппарат должен предусматривать наличие координирующей связи от нижнего к верхнему уровню. При этом,очевидно, задача должна решаться итеративным путем, что и было сделано в работе. Сходимость итеративного процесса обеспечивалась анализом чувствительности. Как будет показано ниже влияние изменения оптимальных решений второй задачи сказывается незначительно (малые коэффициенты чувствительности), что обеспечивает быструю сходимость процесса оптимизации.

Как указывалось выше, определение оптимальных характеристик СПУ с позиций производительности и долговечности является поликритериальной задачей теории эффективности, однако путем введения комплексного критерия

V* = Г1сн ■ Ысн (16),

где Псм - сменная производительность, куб. и/си-,

Исм - количество отработанных за ресурс смен, см/рес. Эта задача сводится к однокритериальной однопараметрической задаче нелинейного программирования, которая математически формулируется следующим образом: Найти оптимальные значения управляемой переменной ,

доставляющей максимальные значения единственному критерию при условии выполнения областных и функциональных ограничений, то есть

А<у»>)

I (17),

где А<т> - вектор фиксированных параметров;

-52 - область допустимых значений, описываемых неравенствами

Ору»Ы * 0Р$ Ортах, Ф(&э) * С<Г] (18).

В последнем неравенстве -функция описывающая действующие эксплуатационные напряжения с учетом вероятностных действующих нагрузок, [б-] -допускаемые напряжения.

Поскольку Функциональные огртч'-'нкя (13) щлд-таЕляыг собой неявную функцию др, поэтому классические методы поиска зкстремума оказываются неприемлемыми. Для решения задачи разработан алгоритм и программа численного поиска, основанного на методе покоординатного спуска. Результаты расчетов представлены в таблице I . Из таблицы видно, что но мере роста таксационного диаметра с 19.1 до а-?. 9 см. значение оптимального расхода возрастает с 98000 до 116000 куб. дм/мин. Полученные данные могут фигурировать в качестве базовых параметров при премировании ТО с СПУ.

Решение Еторои из поставленных задач, относящейся к задаче нижнего иерархического уровня, основывается на методах теории оптимального управления и, в частности, на применении принципа максимума Л. С. Понтряги-на. При этом в общей постановке задача Формулируется следующим образом: Пусть движение ГМ огшсыЕаетсн системой обыкновенных дифференциальных уравнений, которая в Еектсрной форм-? будет иметь вид:

ССХоъ/оИ = Р<*> (х<*>, и<>>) С19},

где Х<н> =<Хл. Х3, Хз, ■ ■ -,Х*> - вектор фазовых перемещений;

ТГ<р = С/1, иг, Оз,... - вектор управления,

причем иШсО- • гДе -Я--замкнутая область допустимых управлений. При этом требуется из числа кусочно-непрерывных управлений иН) .найти такое, чтобы при переходе из начальной точки в конечную функционал

3-//о(Х.и)са (20),

достигал экстремума, в данном случае минимума.

В данном конкретно;.; случае !о-1, .3-1,а движение ГМ описывается путем приведения подвижных масс к штокам. При определенных допущениях уравнение (19) записывается в виде

тпр (аРх/сИ*)ш Л 1Г- Рч (21),

где Млр - приведенная к штоку ГЦ масса подвижных частей ГМ;

Р, И Рг" ДЗЕЛЖЯ а б^СГГОКОЕОЙ К КОКОВОЙ полостях ГЦ;

Ртру и Нтрн - силы трения в уплотнениях и направлявших;

Рн - общая нагрузка на шток ГЦ. или в более общий и удобный для дальнейших исследований вид

Таксац - Средний ' Расчетная Суммарный обьем Величина

. диам ресурс производит обраб. древ, за оптим. расхода

Dt,см Тер, час Пр,куб. м/ч pecypc. V куб. м/р Оопт. куб. дм/мин

19.1 24889 15.33 381691 98000

20.4 24524 15.28 374927 98500

21. 5 24169 ' 15.25 368694 99500

22.2 23850 15.21 362906 100000

23.7" 23318 15.14 353043 100500

27. ,7 19940 15. 32 305564 108500

29.0 17901 17.32 " 310208 112000

32.9 15599 15. 68 • 244688 116000

Таблица 1.

Таксац Оптимальн Для стрелы при Хцс«0.99 • Для рукояти при Хцрук=1.18 диам расх СБУ Ыакс скор Вел paar Вел тор Макс скор Вел раэг Вел тор Dt, см Qp, л/мин Умет,см/с Хразг.м Хгор.м Умр.см/с Хразг.м Хтор.м

19.1 98.0 6.9 ■ 0.96 0.03 10.35 1.15 0.03

20.4 98.5 6.84 0.95 0.04 10.34 1.14 0.04

21.5 99.5 6.79 0. 95 0. 04 10.33 1.13 0.05

22.2 100. 0 6.75 0. 94 0.05 10.32 1.12 0.06

23.7 100.5 6.67 0.94 0.05 10. 28 1.11 0.07

27.7 108.5 6.42 0.92 0.07 10. 22 1.09 0.09

29.0 112.0 6.83 0.91 0.08 10.17 1.03 0.15

32.9 116.0 Б. 97 0.89 0.10 10.13 0.98 0.20

Таблица 2.

(¿Х</М - Хг, ЫХг /оЦ= и.] (22),

где Ху,Хг - фазовые координаты;

и~(Р-Рт-л Р)/т -параметр управления.

В свою очередь, компоненты Р.Рт,л Р учитывают активную силу,развиваемую поршнем ГЦ с учетом гидросопротивлений и потерь давления, силы трения, а также действующую нагрузку.

В соответствии с принципом максимума Л С. Понтрягина оптимальное управление ищется как решение системы сопряженных уравнений,- доставляющих максимум.Гамильтониану. В данном случае Гамильтониан и система сопряженных уравнений имеют вид:

[ <#Хг*Щ-Ц сСК/са = (23),

где Щ - коэфициенты Гамильтониана. На основании .предварительного анализа установлено, что:

1) оптимальный по быстродействию процесс для рассматриваемой системы обеспечивается при управляемом воздействии ит в любой момент времени, то есть на границах области -С ;

2) оптимальный процесс включает не более двух интервалов в соответствии . с однократным изменением знака функции

(24).

Хгк ,

Сг<0

/

-\IZUn lXiKl'/

Сг>0

Рис 3 Троектория процесса переключения в координатах (X/*, Хгк ) Приведенные выше качественные заключения в дальнейшем были дополнены количественными данными, полученных путем учета конкретных граничных условий, значений коэфициентов уравнений и соответствующих произ-

М^З "0СТ0ЯННЫХ-На этой получены конкретные значения опти-

мальной продолжительности участков разгона-торможения, а также общ^о времени цикла при оптимальном управлении. Эти значения вычислены по фор" / \]Хгк Х-г* -1

Т=г-С__I (25),

С/пЗ'дпСг J

где Х/к, Хгк - соответственно координаты концов участков;

С г - произвольная постоянная. ' '

ны'наТ^сТРИЯ.ПР°ЦеССа И С°0ТВеТСТВ™ ™ "включения изображе-

В дальнейшем с учетом конкретных данных в работе получены значения оптимальных размеров участков разгона Хр и торможения хГги роц ли ров стрелы и рукояти, по достижении которых СШ'осуществляет пе™е-целью максимального быстродействия в цикле. Соответствукь

ние системы с

те расчеты проводились на ЭВМ типа 1ВМ

„„„, . с помощью специально разрабо-

танной программы "ОРТШ" для различных таксационных диаметров Результаты этих расчетов приведены в таблице „ в форме графиков о« таких графиков приведен на рис 4. дин из

Рис 4 Графическая зависимость скорости штока V от величины его выдвижения X для различных 13т.1-для 0т-19.1. 2-для 0т-24.3 и 3-для 0т-32.9 см.

Из графиков видно, что с увеличением таксационного диаметра, при условии соблюдения максимального с точки зрения долговечности и производительности расхода, быстродействие системы снижается, фи этом происходит уменьшение пути разгона и .соответственно, увеличение пути торможения.

Очевидно, что принцип оптимального управления может быть реализован практически при установке датчика обратной связи, который должен замерять перемещение какого-либо элемента системы (золотника гидрораспределителя или штока гидроцилиндра). В работе получена система уравнений, связывающая требуемые относительные координаты датчика перемещений при синтезе оптимального управления.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 1. На основании проведенного анализа состояния вопроса по применению в гидросистемах лесных машин систем пропорционального управления (СПУ) установлено, что это мероприятие позволит повысить общую эффективность функционирования Ж

2. Математическая модель для исследования влияния СПУ на долговечность металлоконструкции должна включать методику определения динамических нагрузок с использованием вероятностных характеристик предмета труда.

3. На основании анализа влияния характеристик гидросистем с СПУ на нагруженность конструкции ГМ установлено, что у Ж с такими системами могут быть уменьшены пиковые значения динамических нагрузок на 9-11%, что благоприятно сказывается на повышении долговечности ГМ

4. Путем анализа установлено, что значение среднего ресурса существенно зависит от расхода жидкости через гидрораспределитель с СПУ. При этом в практически реальном диапозоне расходов значение среднего ресурса изменяется на 20-25%, а с увеличением Е)т эта зависимость ослабевает.

5. Анализ зависимости производительности Ж от расхода через гидрораспределитель с СПУ показывает, что при увеличении Ор со 100 до 160 л/мин. производительность трелевки возрастает на 20-25%.

6. Установлено, что зависимости производительности и долговечности от расхода СПУ описываются полиномами ньютона третьего порядка.

7. В результате проведения эксплуатационных испытаний бесчекерной трелевочной маишш ЛП-18Г в условиях Учебно-опьггного лесхоза УЛТИ установлено, что закон распределения пиковых пиковых нагрузок близок к нормальному, а амплитуда напряжений, действующих в конструкции могут быть описаны законом распределения в экспоненциальной форме.

8. Методика определения характеристик гидросистем с СПУ должна быть построена на комплексном решении двух задач оптимизации, включающим определение 'оптимального с точки зрения производительности и долговечности ЛМ расхода через гидрораспределитель,. а также оптимальной программы управления внутри цикла погрузки-разгрузки предметов труда.

9. При решении первой из указанных задач в п. 7 целесообразно использовать метод координатного спуска. При.этом зависимость комплексного критерия от. расхода носит нелинейный характер. Оптимальные значения расходов -для различных таксационных диаметров лежат в диапозоне от 100 до 120 л/мин.

■10. Для определения оптимальных характеристик управляющих воздействий по- критерию быстродействия целесообразно использовать принцип максимума Понтрягина. С помощью этого метода установлено, что оптимальное соотношение между путем разгона и торможения штока гидроцилиндра для таксационного диаметра 0т-23. 7 см. составляет 13/1. При чем с уменьшением таксационного диаметра путь разгона увеличивается и это.соотношение будет- уменьшаться.

Материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Пупышев А. Е.Орлов А. Н. Экспериментально-теоретическая оценка случайных характеристик процесса нагружения манипулятора трелевочной машины ЛП-18Г. Межвуз. сб. научн. трудов., СПб. ЛТА, 1992г. с 19-20.

2. Орлов А. Н., Андреев В. Н. Сравнительный анализ влияния параметров гидроприводов с релейным и пропорциональным управлением на долговечность и производительность лесных' машин. Материалы международной крнференции "Леса, окружающая среда и новые технологии в северной Европе". /Международная конференция,Петрозаводск,21-23 сентября 1993 года

Просим принять участие в работе специализированного совета Д. 063. 50.01 или прислать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу: 194018, Санкт-Петербург, Институтский пер. ,5, Лесотехническая академия. Ученый Совет.