автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Повышение эффективности валочно-пакетирующих машин на выборочных рубках леса.

На правах рукописи

пи

Гасымов Гасымали Шукюр оглы

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВАЛОЧНО-ПАКЕТИРУЮЩИХ МАШИН НА ВЫБОРОЧНЫХ РУБКАХ ЛЕСА

05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

о з мдр 2077

Йошкар-Ола-2011

4856454

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия им. С.М. Кирова» (ГОУ ВПО СПб. ГЛТА)

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Ухтинский государственный технический университет». 169300 Республика Коми, г. Ухта, ул. Первомайская, д. 13

Защита диссертации состоится « 12 » апреля 2011 г. в 1330 часов на заседании диссертационного совета Д 212.115.02 при Марийском государственном техническом университете по адресу: 424000, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3, МарГТУ, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Марийского государственного технического университета (МарГТУ).

Автореферат размещён на официальном сайте ВАК Минобрнауки РФ http://vak.ed.gov.ru/

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Александров Валентин Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Полетайкин Владимир Федорович,

доктор технических наук, профессор Мазуркин Пбтр Матвеевич,

доктор технических наук, профессор Базаров Сергей Михайлович

Автореферат разослан

2011 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Войтко П.Ф.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Прогнозирование технологий и техники лесозаготовок в стране указывает на то, что многооперационные машины, и прежде всего валочно-пакетирующие и валочно-трелёвочные, остаются основными машинами и в ближайшей перспективе.

Таким образом, их модернизация, совершенствование с целью повышения производительности при высокой надёжности является актуальной проблемой. Так как у современных многооперационных лесосечных машин до 80-85 процентов времени смены уходит на работу технологического оборудования, то естественно повышение производительности может быть достигнуто за счёт повышения скоростей перемещения элементов технологического оборудования и форсирования пуско-тормозных режимов его работы.

В то же время теоретическими и экспериментальными исследованиями было выявлено, что именно пуско-тормозные режимы сопровождаются большими динамическими нагрузками в упругих связях серийно выпускаемых лесосечных машин. Причём установлено, что в отдельных случаях динамические нагрузки в несколько раз превышают силу тяжести пакетируемых деревьев.

Лесосечные машины по роду выполняемых технологических операций подобны грузоподъёмным машинам (кранам, экскаваторам), однако их работа сопряжена с более значительными динамическими нагрузками, вследствие особенностей предмета труда - деревьев - упругих тел с распределённой массой и развитой кроной, обладающей большой парусностью. В то же время при сопоставлении основных параметров кранов, экскаваторов и лесосечных машин можно отметить, что если скорости подъёма груза у них отличаются незначительно, то переходные режимы у кранов и экскаваторов более длительны. Это приводит к снижению ускорений груза при разгоне и торможении. Угловые скорости у лесосечных машин при переносе дерева поворотом манипулятора сопоставимы с угловыми скоростями поворота платформы кранов и экскаваторов. Однако, интенсивность пуско-тормозных режимов у лесосечных машин значительно выше. Вследствие больших ускорений уровень добавочных динамических нагрузок в лесосечных машинах при взаимодействии с деревьями составляет в среднем 0,35 - 0,50 статической нагрузки, тогда как в грузоподъёмных машинах общепринято считать даже уровень 0,25 - 0,30 очень высоким.

На базе многооперационных лесосечных машин и прежде всего ва-лочно-пакетирующих (ВПМ) создаются машины для ведения выборочных рубок и рубок ухода за лесом, а также валочно-сучкорезно-

раскряжёвочные машины (ВСРМ). С этой целью у базовых машин увеличивают вылет манипулятора, в конструкцию опорно-поворотного механизма вводят выравниватель платформы, а захватно-срезающего устройства (ЗСУ) накопитель и механизм дополнительного поворота его в плоскости перпендикулярной манипулятору (ВПМ), механизмы для протаскивания ствола и обрезки сучьев (ВСРМ).

Использование валочно-пакетирующих машин на выборочных рубках леса выявило ряд характерных особенностей протекания рабочих процессов при выполнении технологических операций. В отличие от ведения сплошных рубок часто возникают режимы стопорения элементов технологического оборудования, вследствии сплетения ветвей выносимого дерева с оставляемыми на лесосеке с последующим обрывом удерживающих связей (ветвей), наблюдаются также аварийные сбросы дерева (деревьев).

Если пуско-тормозные режимы в лесосечных машинах исследованы достаточно подробно, то режимы стопорения, характерные при работе ВПМ на выборочных рубках, с последующим обрывом удерживающих связей, аварийные сбросы дерева не изучались.

Не уделялось также внимание исследованию нагруженности силовых установок валочно-пакетирующих машин. Объясняется это тем, что в процессе предыдущих исследований лесосечных машин было выявлено значительное недоиспользование мощности силовых установок при работе манипуляторного технологического оборудования, а также и тем, что силовая установка воспринимает через привод нагрузки от работы технологического оборудования лишь в режимах разгона, которые протекают более благоприятно по сравнению с тормозными, при которых она отсоединена от него. В то же время, следует заметить, что на-груженность силовых установок лесосечных машин в режимах протаскивания ствола, обрезки сучьев и стопорения, которые также относятся к переходным процессам, не изучалась вообще.

Работа выполнена в рамках научно-технической проблемы «Разработка и внедрение автоматизированных систем оперативного планирования и управления лесозаготовительными предприятиями» по темам: «Разработка и внедрение комплекса валочно-пакетирующих машин для лесозаготовительных процессов», регистрационный номер 01860011632; «Разработка и обоснование параметров систем амортизации лесных и лесохозяйственных машин и оборудования», регистрационный номер 0198000152; «Повышение эффективности лесозаготовительных машин снижением динамических нагрузок и вибронагруженности операторов», регистрационный номер 01940000934.

Цель работы - повышение надежности валочно-пакетирующих машин на выборочных рубках леса при сокращении сроков их разработки и изготовления путём использования на этапе проектирования аналитических методов расчета и научно-обоснованного выбора параметров, обеспечивающих минимальные динамические нагрузки.

Из поставленной цели вытекают следующие задачи исследований:

1. Разработать математические модели для исследования нагруженное™ технологического оборудования и силовых установок валочно-пакетирующих машин, а также, выполненных на их базе, валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин /харвестеров/ в процессе ведения выборочных рубок.

■ 2. Исследовать нагруженность валочно-пакетирующих и валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин, в основных режимах работы.

3. Исследовать влияние технологических факторов на динамическую нагруженность ВПМ при ведении выборочных рубок леса.

4. Развить метод прогнозирования динамической нагруженности лесосечных машин.

5. Обосновать параметры валочно-пакетирующих машин и харвестеров, выполненных на их базе, обеспечивающие снижение динамических нагрузок при работе на выборочных рубках леса.

6. Разработать научные рекомендации на проектирование валочно-пакетирующих и валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин для работы на выборочных рубках леса.

Объекты исследования. Объектами исследований являлись ва-лочно-пакетирующие машины ЛП-19А, ЛП-19Б-01 и валочно-сучкорезно-раскряжёвочные машины, выполненные на их базе.

Предмет исследования - нагруженность и закономерности, возникающие в процессе применения валочно-пакетирующих машин на выборочных рубках леса.

Методы исследования. В основу изучения рабочих процессов валочно-пакетирующих и валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин и прогнозирования нагруженности положены: многофакторные модели динамических систем «ВПМ - дерево» и «ВСРМ - дерево», математическое моделирование операторской деятельности, вероятностно-статистические методы, компьютерные программы и эксперимент.

Научная новизна работы заключается в:

- разработке многофакторных математических моделей взаимодействия валочно-пакетирующих и валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин с предметом труда - деревьями в режимах натяжения ствола, разгона, стопорения, аварийного сброса дерева, движения по лесосеке, очи-

стки деревьев от сучьев, позволяющих исследовать на этапе проектирования нагруженность технологического оборудования и базы, а также силовых установок в процессе выполнения выборочных рубок леса;

- установлении основных закономерностей возникновения динамических нагрузок на технологическое оборудование и силовые установки, отличающихся учётом дополнительных факторов, возникающих при выборочных рубках;

- уточнении математического описания психофизиологической деятельности операторов по использованию технических скоростей технологического оборудования ВПМ при ведении выборочных рубок леса;

- дополнении методики прогнозирования предстоящей эксплуатационной нагруженности проектируемой валочно-пакетирующей машины новыми данными операторской деятельности по использованию технических скоростей и по числу включений элементов технологического оборудования на выборочных рубках леса;

- проведении комплексных исследований взаимодействия валочно-пакетиру-ющих машин с внешней средой, предметом труда и оператором на основе использования математического моделирования, вероятностно-статистических методов и компьютерных программ.

Вклад в теорию и практику. Разработанные математические модели динамики валочно-пакетирующих и валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин (харвестеров), результаты исследований дополняют теорию лесных машин и являются базой для дальнейшего совершенствования существующих конструкций и создания новых, а также являются составными элементами автоматизированной системы проектирования (САПР).

Использование в практике проектирования теоретических разработок, методик прогнозирования эксплуатационной нагруженности, составления программ стендовых ускоренных испытаний, самих стендовых испытаний позволяет:

- научно-обоснованно производить выбор основных параметров валочно-пакетирующих и валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин для работы на выборочных рубках леса;

- повысить качество проектирования при сокращении его стоимости;

- сократить сроки создания и доводки лесосечных машин;

- снизить металлоёмкость конструкций при повышении надёжности.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Математические модели для исследования нагруженности технологического оборудования и базы валочно-пакетирующих и валочно-

сучкорезно-раскряжёвочных машин в режимах натяжения ствола, разгона, стопорения, ветрового воздействия, аварийного сброса пакетируемого дерева, движения через обособленные препятствия и по волоку. '

2. Математические модели для исследования нагруженности силовых установок валочно-пакетирующих и , валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин в режимах разгона, стопорения, протаскивания ствола рябухами и очистки его от сучьев.

3. Результаты исследований динамики валочно-пакетирующих и валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин при ведении выборочных рубок леса.

4. Закономерности возникновения динамических нагрузок в упругих связях механических систем при ведении выборочных рубок леса. '

5. Теоретические обобщения динамики рабочих процессов валочно-пакетирующих машин при ведении сплошных и выборочных рубок леса.

6. Рекомендации по снижению динамической нагруженности валочно-пакетирующих и валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин.

Достоверность полученных результатов. Достоверность научных результатов^ изложенных в диссертации, подтверждается использованием обоснованных расчётных схем, математических моделей, основанных на фундаментальных законах физики, удовлетворительным соответствием результатов расчёта и экспериментального исследования. Оценка корректности разработанных моделей производилась методом сравнения теоретических и экспериментальных данных по максимальным и среднеквадратичным значениям выходных параметров моделируемых процессов, а также использованием критериев достоверности. Экспериментальные данные получены с применением современных метрологически проверенных измерительных средств и обоснованием длительности и количества опытов.

Личное участие автора в получении результатов, изложенных в диссертации. Диссертация является результатом теоретических и экспериментальных исследований автора, который обосновал тему, определил цель и задачи исследований, проанализировал возможные компоновочно-кинематические схемы валочно-пакетирующих машин для ведения выборочных рубок леса, разработал комплексы многофакторных математических моделей для изучения основных режимов работы валочно-пакетирующих и харвестерных машин, обосновал их оптимальные параметры И разработал научные рекомендации на проектирование и эффективное использование рассматриваемых машин для ведения выборочных рубок.

Реализация работы. Основные результаты внедрены на фирме ООО «Лестехком» / Йошкар-Олинский завод «Лесмаш» / в Республике

Марий Эл, г. Йошкар-Ола и в учебные процессы Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии и Ухтинского государственного технического университета при чтении лекций по дисциплинам: «Моделирование технологических процессов лесных машин», «Моделирование технологических процессов лесохозяйственных машин»; выполнении курсовых работ и в дипломном проектировании при подготовке инженеров по специальности 150400 «Машины и оборудование лесного комплекса»; написании магистерских диссертаций при подготовке магистров по направлению 150400 «Технологические машины и оборудование».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационных исследований докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях Санкт-Петербургской лесотехнической академии (2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009 и 2010 гг.), Ухтинского государственного технического университета (2007 - 2009 гг.), на семинарах в ФГУ СПб. НИИ лесного хозяйства (2002,2003,2004 гг.).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в двух монографиях общим объёмом 21 печ. лист, четырнадцати статьях, в том числе в 14 изданиях, рекомендованных ВАК для опубликования научных исследований соискателя учёной степени доктора наук, учебном пособии, методических изданиях и в семи научно-исследовательских отчётах по темам с государственной регистрацией.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 9 разделов, выводов и рекомендаций, списка литературы и приложения. Общий объём работы составляет 462 страницы, из них 287 основного текста и 69 страниц приложений. Работа включает 152 рисунка, 80 таблиц и 121 наименование использованных источников.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель работы, задачи исследования, объекты, предмет и методы исследований, научная новизна, вклад в теорию и практику и основные научные положения, выносимые на защиту.

1. Современное состояние вопроса механизации выборочных рубок леса <

В разделе рассмотрены машины для ведения выборочных рубок леса, приведена классификация валочно-пакетирующих машин по компоновке, проанализированы методы определения динамических нагрузок в грузоподъёмных машинах. Обзор и анализ исследований по перспективам развития и нагруженности лесосечных машин, выполненных Алек-

сандровым В.А., Алябьевым В.И., Безносенко П.Д., Бурмаком П.С., Жуковым A.B., Кушляевым В.Ф., Полетайкиным В.Ф., Рахманиным Г.А., Максимовым Л.П., Емтылем З.К., Ермольевым В.П., Мазуркиным П.М., Павловым А.И., Ширниным Ю.А., Татаренко А.П., Сюнёвым B.C., Ба-гаутдиновым И.Н. и другими, позволил сделать следующие выводы:

- Изучению динамики лесных машин с манипуляторами посвящено значительное число работ. В качестве метода исследований в большинстве работ принято математическое моделирование с использованием двух-трех-массовых расчетных схем.

- Исследованиями динамики многооперационных машин (валочно-трелевоч-ных и валочно-пакетирующих машин) установлен высокий уровень добавочных динамических нагрузок в упругих связях, который достигает 0.25...0.50 статической нагрузки.

- На современном этапе механизации выборочных рубок леса, а также рубок ухода за лесом наблюдается тенденция использования многооперационных машин манипуляторного типа.

- При ведении выборочных рубок и рубок ухода за лесом вывод (вынос) кроны срезанного дерева из полога насаждений и перемещение дерева до технологического коридора вследствие сплетения (смыкания) ветвей сопровождается большими динамическими нагрузками на лесосечную машину.

- Режимы натяжения ствола, стопорения элементов технологического оборудования многооперационных лесосечных машин с последующим размыканием (обрывом) удерживающих связей, ветрового воздействия и аварийного сброса пакетируемого дерева из захватно-срезающего устройства ранее не изучались.

- Несмотря на большое число посвященных динамике публикаций, нагруженность силовых установок лесосечных машин с манипуляторами остаётся малоизученной. Нагруженность силовых установок валочно-пакетирующих и валочносучкорезно-раскряжёвочных машин при ведении выборочных рубок не изучалась.

На основании изложенного и учитывая тенденции развития лесосечных машин в диссертации поставлены задачи исследований, приведенные на с. 4-5 автореферата.

2. Теоретические исследования нагруженности технологического оборудования и базы /шасси/

Теоретические исследования нагруженности технологического оборудования и базы /шасси/ валочно-пакетирующих и валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин рассмотрены в разделах 2, 3 и подразделах 4.2, 4.3, 7.1, 7.3. В них разработаны математические модели

для исследования нагружений ВПМ в режимах: натяжения ствола, выведения срезанного дерева из древостоя поворотом манипулятора и платформы, стопорения с последующим обрывом связей, ветрового воздействия, аварийного сброса и движения по волоку. На рис. 1 приведены расчётные схемы динамических систем «ВПМ - дерево» для исследования вышеперечисленных режимов.

Рис. 1. Расчетные схемы для исследования нагруженности технологического оборудования и базы ВПМ в режимах: а - натяжения ствола поворотом ЗСУ; б - натяжения ствола манипулятором; в - стопорения; г - ветрового воздействия; д, е - движения по лесосеке; Ьд - расстояние от центра давления до оси,

проходящей через мгновенный центр вращения системы; Ьт - расстояние от центра тяжести дерева до оси, проходящей через шарнир С; р - частота колебаний

Принятые обозначения:

11512,13 и 14 - моменты инерции соответственно базы (схема а) и

платформы (схемы в, г, е), опорной рамы остова (схема д); ЗСУ (схемы а, в, г) и захватно-срезающего устройства и дерева (схемы б, е), платформы (схема д); дерева (схемы а, в, г), манипулятора с ЗСУ (схемы д, е) и дерева (схема д);

10 - момент инерции платформы;

гра,(р{,(рг, сръ и <рА - угловые координаты перемещения масс соответственно с моментами инерции Л0,1,, , Л3 и 14;

с0,с12,с23,сд,с34 — приведенные угловые жесткости соответственно корневой системы и нижней части ствола (схемы а, б), вершинной части дерева (схема в) и выравнивателя (схемы в, е); манипулятора (схемы а, б, в, г, е) и выравнивателя (схема д); манипулятора (схемы д, е) и дерева (схемы а, в, г); подвески остова и дерева (схема д);

б — сила тяжести дерева;

Р - усилие на штоке (штоках) гидроцилиндра (ов).

Математическое описание динамических систем в режимах натяжения ствола, стопорения и разгона соответственно представлено в виде дифференциальных уравнений пятого, четвёртого и третьего порядков вида

-г-+ а-7-+ в-г-+ с-5-+

Л5 сГ (Г

+ Р^2 ^ + Е(<р2 -<рх) = К, Л

О)

ь

где Л - -; с

13с12(с0си + сс23 +5пг2) + Д2(ОдЬтсс12 -С23^г2) в -----;

1213сс12

о д3с0+;2одьт)Ьс12

с — ; ..

0 = ^С12(ОдЬтс0с + ОдЬтсс23 +ОдЬтГпг2 + с0сс23) -У, + 32 )с12с23Гпг2

3 ^12

Ь(0 Ьтс0 + в Ьтс23 +с0с23) Е --;

К - (СДУо+0Лсв+с0с23)аГ/ 1213сс12г

Частное решение уравнения (1) представляет собой приведенную статическую деформацию упругой связи «с12» ©2 = К/Е .

Решение однородного дифференциального уравнения будет

0, = С0е"х' + е_с" (С,соз 1а + С2вт 1а) + е"р' (С3соз Ш + С4бш т).

Максимальные (пиковые) угловые перемещения масс динамической системы в режиме ветрового воздействия найдутся как

РЬдС12С2зСз4

{ [(с'п + 012 - ^Р2)(С12 + С23 - Ьр2)~ с22](с23 + С34 - 13р2) --(С„ +С12 - 11Р2)С|3}(С34 -ОдЬТ - 14Р2)-С|4[(с; +С12 ~ 1ф2)>

х(с12+С23-12Р2)-с2 ]

<32 =

^2J

РЬДС12С23С34(С^ + С12-11Р2)

С12{ {[(С'п + Си - 11Р2)(С12 +С23 ~ 12Р2)~С122](С23 +С34 - 1зР2)~ -(С'п +С12 - 11Р2)С23}(С34 -СдЬТ - 14Р2)-С^[(с'п +С)2 - 11Р2)Х

Х(С12+С23~^Р2)-С22]}

(Сп + С12 ~ 11Р2)(С12 + С23 ~ 12Р2 )-С22

<Р1=<Р1

С12С23

(2)

Здесь Р - результирующая нагрузка от порывов ветра;

Для работы ВПМ на выборочных рубках наиболее характерными случаями движения являются движение через обособленные неровности и движение по волоку со случайным микропрофилем.

При переезде обособленных неровностей внешнее возмущение аппроксимировалось в виде синусоиды

Ьо

где 8о - длина неровности; 2Щ - высота неровности; Т - период;

V - скорость движения.

Система дифференциальных уравнений в этом случае будет:

+С12(П -<Р2) + с'п<Р1 =с'п<Р0, JзЙ + С34((% ~<РА)=Ь2ъ(<Рг -<Рз,),

Решая систему уравнений, получим:

с'п<Ро + С12<Р2 . [(С12+СП)~^Р2] '

к-Т.г.21

()>}=_"^34) —.Г4Р ]__^

{[(С34 + С23 ) ~ ^Р2][(0 д!1Т + С34 ) - ,14р2 ] - С2,}'

Подставляя значения для <р\ и ^ в уравнение (2) системы (3), получим выражение для нахождения ^, то есть

С|2С>0{[(Сз4+С2з)-1зР2][(ОдЬТ+Сз4)-14Р2]-С|4}

{[(С23 + С12) - ^2Р2 ][(С12 + с'п) - 11Р2 ] { [(с34 + С23) ~ ¿Зр2] X X [ (йдИт +С34)--14Р2]-С24}-С'12 {[(с34 +С23)-13р2]х ^

X [(ОдЬт +С34)~^Р2]-С24}-с23[(СдЬТ+Сз4)-14р2] [(с12 + ) ■- ^р2]}.

Выражения (4) и (5) позволяют определить максимальные (пиковые) значения угловых перемещений масс механической системы и динамические моменты на ходовую систему, платформу и манипулятор. При движении ВПМ по волоку система уравнений имеет вид

Й + +(■§■+Р?М (6)

Ф2 +2ц2№ + Р\<рг -2ц2^1 -р2 <Р\ =0. Здесь

2ш=ф-; и РоьРог ~ параметры затухания ко-

•>1 п п

лебаний.

Преобразуя по Лапласу, получено

Б^ (з)++2ц, ^ (5)+(р2 + р!)^ (5) -

Х 2 Х (7)

S2ç>2(s)+2n2Sç>2(s)+P^(s) - 2|I2S (Pl(s)-р2^(5)=0,

где эд (s),(p2(s)иçq(s) - Лапласовы изображения координат çj,ç>2,4<Po S=a+ira - комплексная частота.

Энергетические спектры нагруженности манипулятора и подвески корпуса машины от воздействий на движитель неровностей заданного спектра выразятся соответственно

S2(co)=|W2(ia>)|2-Sx(«)), Si (со) =| Wj (ico)|2 • Sx (со).

Здесь

Si(co),S2(co) - энергетические спектры параметров выходного процесса;

Sx (ю) - энергетический спектр (спектральная плотность) возмущения;

|w2(ico)|2 =-т-1-г-РУ^У -

1 1 со +(b, -2b2)co +(-2b4 + Ь2 -2Ь[Ьз)ю +(bj -2Ь2Ь4)со + Ь4

1W (icof - [t°4 ~(b2 ~Ьб)ю2]2 +[(b' "b5)t°3]2 (9) 111 [со4-Ь2СО2+Ь4]2+[Ь1СО3-Ь3СО]2 '

2 2 2 bj =2ц2+2ц1+—-; b2 =(р2+4ц,ц2+р0+р2А);

A

ьз =(2HiP2+2^2Po); Ь4=РоРг; Ь5=2Ш и b6 = Po+4piH2.

- Окончательно нагруженность манипулятора и подвески платформы выразится энергетическими спектрами:

S£f2 (co) = (c12)2|w2(ico)|2 -Sx(îo),

дин' (10) Sm61 (ш) = (с0 )2 [Wt (ico)j2 -Sx(co).

ДИИ. "Il I

В результате исследований установлено, что натяжение ствола дерева поворотом ЗСУ или манипулятором сопровождается высокой динамической нагрузкой на манипулятор и базу ВПМ. Коэффициент динамичности нагрузки составляет 2.09...2.29. В целях снижения динамических нагрузок необходимо этот приём выполнять на минимальной скорости. Как

уже отмечалось во введении, процесс выведения срезанного дерева из древостоя часто сопровождается стопорением элементов технологического оборудования вследствие сплетения ветвей выносимого дерева с оставляемыми на лесосеке с последующим обрывом удерживающих связей (ветвей), часто наблюдаются аварийные сбросы дерева (деревьев). Анализ результатов исследований (см. табл. 1) показывает, что уровень динамических нагрузок в упругих связях ВПМ без выравнивателя платформы в режиме вывода дерева поворотом манипулятора (0.106. ..3.701 кН-м) значительно ниже уровня нагрузок в ВПМ с выравнивателем платформы (4.511...143.571 кН-м). В то же время необходимо отметить, что с введением в конструкцию ВПМ выравнивателя платформы существенно снизились угловые перемещения масс механической системы, которые у ВПМ без выравнивателя составляют 5.7...6.27°. С позиции потери устойчивости ВПМ это не является опасным. Однако при таких перемещениях корпуса возможен сход катков кареток с беговой дорожки гусеницы при возвращении на неё. Исследованиями выявлено также влияние на динамические нагрузки в упругих связях ВПМ жесткости привода выравнивателя платформы. Установлено, что существенное влияние приведенной жесткости «с0» на динамические нагрузки проявляется лишь в диапазоне 2000...4000 кН-м при вылете 5 и 8 м и 2000...6000 кН-м при вылете 11 м. Дальнейшее увеличение жесткости «с0» не приводит к росту динамических нагрузок, а даже происходит их некоторое снижение.

Таблица 1. Расчетные динамические характеристики механической системы «ВПМ -дерево» в режиме размыкания ветвей (Ь=8 м, ф1д =0.11/с, ВПМ с выравнивателем)

У,м 3 Частоты колебаний, 1/с Угловые перемещения масс, рад Динамические моменты, кН-м Кд

Р1 Р2 Рз тах <Р\ тах <Рг тах Ч>Ъ . .доб.1 МДИН. .-доб.2 Мдин.

0.50 3.72 9.28 98.82 -0.00155 -0.00232 -0.02661 24.565 -24.843 1.15

1.00 2.82 9.29 98.82 0.00201 0.00301 0.03534 -31.922 32.202 1.16

1.50 2.72 9.39 98.82 0.00267 0.00399 0.03658 -42.282 42.643 1.19

2.00 2.52 9.46 98.82 0.00326 0.00488 -0.03938 -51.782 52.202 1.19

2.50 2.50 9.58 98.82 0.00396 0.00592 -0.03970 -62.815 63.324 1.21

3.00 2.64 9.84 98.82 0.00531 0.00794 -0.03745 -84.192 84.917 1.26

3.50 2.67 10.05 98.82 0.00633 0.00947 -0.03693 -100.454 101.270 1.28

Вывод срезанного дерева из древостоя поворотом платформы в горизонтальной плоскости (маневрирование при размыкании ветвей) также сопровождается значительными динамическими нагрузками в упругих связях ВПМ. В зависимости от начальной угловой скорости дерева

при размыкании ветвей, объёма дерева и вылета манипулятора они составляют 4.73... 147.60 кН м.

Режим работы - стопорение при выравнивании платформы (рис. 1, в) также сопровождается высокой нагруженностью. Коэффициенты динамичности в зависимости от объёма пакетируемых деревьев достигает 2.0. ..2.71. В этой связи этот приём целесообразно применять лишь в исключительных случаях и при повороте платформы на скоростях ниже 0.025 рад/с. В то же время режим разгона при подъёме дерева «с веса» платформой протекает без значительных нагрузок.

Ветровое воздействие передаётся на ВПМ через предмет труда — дерево. Под воздействием порывов ветра дерево, как упругое тело, колеблется и вызывает колебания элементов технологического оборудования и базы машины. При работе ВПМ в условиях выборочных рубок возможны также неблагоприятные сочетания нагрузок, когда например, одновременно происходит обрыв связей после стопорения и воздействие порывов ветра и т.д.

Анализ результатов исследований показывает, что уровень динамической нагрузки (динамических моментов) на технологическое оборудование и базу ВПМ с выравнивателем платформы значителен. Так при пакетировании деревьев объёмом 0.5...3.5 м3 добавочные динамические моменты на манипулятор составляют 2.099... 10.99 кН-м. При этом моменты, передаваемые на опорно-поворотное устройство и ходовую систему ВПМ, находятся в пределах 3.58...10.70 кН-м. Невысокие значения коэффициентов динамичности объясняются большими статическими моментами от деревьев, манипулятора и ЗСУ.

В табл. 2 приведены некоторые результаты расчётов динамической нагрузки при аварийном сбросе деревьев. Анализ данных показывает, что при аварийном сбросе деревьев объёмом 0.5... 1.5 м3 начальная угловая скорость «подскока» масс в зависимости от вылета манипулятора находится в диапазоне 0.013...0.086 рад/с.

Таблица 2. Расчетные динамические характеристики механической системы

«ВПМ - дерево» в режиме аварийного сброса дерева (L = 8 м)

V, м3 Частоты колебаний, 1/с Угловые перемещения масс, рад Динамические моменты, кН-м Кд ^20 > рад/с V,M3 сбр. д-ва

Pl Р2 Рз шах <Pl шах <р2 шах <рг . „доб. 1 Мдин. ..доб. 2 Мдин.

1.0 2.652 9.287 98.82 0.0017 0.0023 0.0009 28.24 26.52 1.15 0.02 0.5

2.0 2.319 9.465 98.82 0.0026 0.0036 0.0012 44.35 42.10 1.15 0.03 1.0

3.0 2.445 9.843 98.82 0.0041 0.0056 0.0020 69.86 65.74 1.19 0.05 1.5

Динамические моменты в зависимости от вылета манипулятора составляют соответственно на манипулятор 49.92...69.86 кН-м и 56.44...65.74 кН-м на базу. При этом коэффициенты динамичности находятся в пределах 1.14... 1.23.

В процессе исследований установлено существенное влияние демпфирующих сопротивлений на амплитуды колебаний нагрузки в обеих упругих связях. Уменьшение первой (максимальной) амплитуды происходит в среднем на 14-18%.

Результаты исследований процесса движения ВПМ через обособленные неровности показывают, что уровень динамических нагрузок (динамических моментов) на базу и ходовую систему, в зависимости от скорости движения при преодолении препятствий максимальной высоты (h=23 см), находится соответственно в диапазоне 166.51...282.6 кН-м или 84.09... 142.73 кН и 158.9...298.23 кН-м или 105.94... 198.82 кН (данные соответствуют условиям преодоления препятствий на вылете манипулятора L=8 м).

Уровень динамических моментов на технологическое оборудование (манипулятор) составляет 0.6...30.33 кН'М при скоростях движения ВПМ 0.5... 1.0 км/ч, что в переводе на динамическую нагрузку 0.12...3.8 кН. С увеличением же скорости движения машины до 1.5 -2.0 км/ч уровень динамических нагрузок возрастает и достигает разрушительных величин.

Рис. 2. График зависимости угловых перемещений масс механической системы от скорости движения ВПМ (Ь=8 м)

, «Н-М

450 400 350 300 250 200 150 100 50

0 0.5 1.0 1.5 V, км/ч

Рис. 3. Графики изменения динамических моментов в упругих связях от скорости движения ВПМ (L=8 м)

На уровень динамических нагрузок, кроме снижения скорости движения машины, можно повлиять уменьшением вылета манипулятора или фиксированием ЗСУ на базе (раме).

При движении ВПМ по волоку со случайным микропрофилем в качестве входного воздействия принята спектральная плотность микропрофиля S(co). Выходными параметрами - энергетические спектры динамических нагрузок на технологическое оборудование и корпус (базу) машины. На рис. 1, е приведена расчётная схема, соответствующая данному режиму работы.

Анализ амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) упругих деформаций манипулятора и корпуса, отражающих реакцию динамической системы на внешнее воздействие показывает, что основная полоса

пропускания частот находится в диапазоне частот со = 3...12 с"1. Максимальные значения приходятся на частоту со = 7 с"1 и (0 = 60''. Появление одной резонансной области на АЧХ объясняется ограничением диапазона частот 0...20 с"1. Последующие резонансные частоты лежат за его пределами. Особого интереса они не представляют, так как частота вынужденных колебаний не превышает 20 с'1.

MjtaJ

/ / V 1

Мдии, . 1'у

i

/

50 Ии1,!кН1 с

1200

ВОО

\

к

Бп Иы1 Ш с

5 10 И <,

1-Ь = 5м; 2-Ь = 2.5м

Рис. 4. Энергетический спектр нагрузок на манипулятор

5 10 15 Ы, с~'

1 - Ь = 5 м; 2 - Ь = 2.5 м

Рис. 5. Энергетический спектр нагрузок на подвеску

На рис. 4, 5 приведены энергетические спектры динамических нагрузок манипулятора и подвески базы. Характер кривых АЧХ (см. дисс.) показывает, что пиковые значения выходных параметров сдвинуты относительно максимальных значений внешних воздействий. Это указывает на уменьшение вероятности возникновения резонансных явлений. Характер протекания спектральных плотностей нагрузок элементов конструкций машины и микропрофиля лесосеки совпадает.

3. Теоретические исследования нагруженности силовых установок валочно-пакетирующих и валочно-сучкорезно-раскряжё-вочных машин

Теоретические исследования нагруженности силовых установок валочно-пакетирующих и валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин рассмотрены в разделах 5, б и подразделах 4.1, 7.2. Разработаны математические модели для изучения нагруженности силовых установок ВПМ и ВСРМ, выполненных на их базе, в режимах разгона при выравнивании платформы, разгона и стопорения при повороте платформы, перенесения дерева поворотом платформы и протяжки стволов рябухами (рис. 6).

а)

б)

в)

— «1

-ЛЛл-

< ш

-ЛЛг-

_

к

лШНГ

с„ с» (

мм (

_ _ м,0)

Рис. 6. Расчетные схемы для исследования нагруженности силовых установок ВПМ и ВСРМ в режимах: а - разгона при выравнивании платформы; б - разгона и стопорения при повороте платформы; в - перенесения дерева поворотом платформы; г - протяжки стволов при очистке от сучьев

Принятые обозначения на рис. 6:

52,~ приведенные моменты инерции соответственно кри-

вошипно-шатунного механизма, маховика, сцепления и вращающихся частей гидрооборудования; платформы, манипулятора, ЗСУ и комлевой части дерева (схема а); платформы, манипулятора, ЗСУ и дерева (схема б), платформы (схема в), вращающихся частей гидромоторов и рябух (схема г); вершинной части дерева (схема а), манипулятора, ЗСУ и дерева (схема б), манипулятора и ЗСУ (схема в), дерева (схемы г, в);

(рх, ср2, <ръ и срА - угловые координаты масс с моментами инерции I,, 12,13 и 14;

с0, с,2, с23, и с34 - приведенные угловые жесткости соответственно

выравнивателя платформы (схема а), манипулятора и дерева (схема б); манипулятора (схема а), коленчатого вала, гидропередачи и редуктора (схема б), механизма привода платформы (схема в), привода рябух (схема г); комлевой части дерева (схема а), манипулятора (схемы б, в), дерева (схемы г, в);1

Од - сила тяжести дерева;

ш - масса дерева;

Е,. - тяговое усилие, развиваемое рябухами;

Мд - крутящий момент, отбираемый от двигателя для привода гидронасоса;

Мс - момент сопротивления перемещению дерева;

Мс (0 - момент сопротивления вращению рябух.

Движения динамических систем во всех рассматриваемых случаях описывается дифференциальными уравнениями шестого, пятого, четвёртого и третьего порядков вида

- <рТ) + А(<Р? ~<Рг) + Ъ (<р™ + -<Р2) + Ъ(<Р1-Ф2)+ (П)

+ Е(ф{ -Ф2) + ~ <Р2) = К, где

С23 + + ^4СС12к(13С23 + 12с34) + ,1213сс12кс34] А = —; В =-;

С J

С_ Ь[;314С23 +№ + J4)J2C34]■

+ JзCCl2kJlC2зCз4+Cl2JlJзCз4fпr2г^p]-J1J2J4Cз4C2зfпr2'^p},

E__(J3+J4)bc34C23 . ж_№+^)с34с23^г2гр.

J2J3J4C ' J^J^kC '

к=

(J2Ma + J1Mc)C34C23fnr2/p

Решение однородного уравнения (8) запишется как

0, = е"а1 (^сов^+СзэтЮ:) + е'Р1 (Сзсоэт+С4зт Ш)+ + е_х,(С5С05ш1+С6зтюО. В режиме протяжки стволов деревьев рябухами общее решение уравнения запишется в виде

ПАЛ»ЛЛ

(12)

(р=Qsinpit+C2Cospit+Cjsinp^+C4cosp2t +—— sinkt,

k4+Ak2+B

При нулевых начальных условиях ДМ^к

<Р=~

[k4+Ak2+B]pi ДМ£к(к2-р2)

1 +

k2 -pfl

р,2 -päj

[к4-Ак2+В](р2-р2)р2

sinp2t+

эшр^ + ДМ*

[к4-Ак2+В]

sinkt.

Здесь

р И

Cl2(J) +J2) + C23(J2 + J3) J]J2 J2J3

+ J2) + C23(J2 +J3)

J]J2 J2J3

Cl2C23(Ji +J2+J3). hhh

k =

2 7tv

и - скорость протяжки ствола,

8 - расстояние между мутовками сучьев.

Добавочный динамический момент в упругой связи «с12» (нагрузка на силовую установку) определяется как

МД£=с2 <р- (13)

Результирующая нагрузка на силовую установку будет равна

м^ =(<Z>10 +P)Cl2,

где

(J2+J3)Mfl c12(Ji+J2+J3)'

Снижение числа оборотов (частоты вращения) коленчатого вала силовой установки определялось по формуле

п'=пн-9550^|. (15)

В выражении (15) обозначено:

пн - номинальная частота вращения коленчатого вала;

- номинальная мощность двигателя; М£=МС+М^°®; - суммарный (результирующий) момент, испытываемый силовой установкой.

Коэффициент динамичности нагрузки определяется как

Мс — статический момент сопротивления.

В результате исследований динамики ВПМ в режимах разгона при подъёме «зависших» деревьев стрелой выявлено, что уровень приведённых динамических нагрузок (динамических моментов) в упругой связи «сп» находится в пределах 24.04...27.99 Нм. При этом коэффициенты динамичности составляют 1.08...1.22 при времени разгона равном 0.25 с. С увеличением времени разгона динамическая нагрузка значительно уменьшается и при 1Р=0.75...1.0 с становится малосущественной. Диапазон высоких и низких частот составляет соответственно 22.5...26.82 1/с и 2.75...2.85 1/с. При этом амплитуды колебаний нагрузки находятся в пределах 0.116... 1.355 рад - для высокочастотной составляющей и 0.35.. .4.0 рад - для низкочастотной.

Мощность, отбираемая от силовой установки на привод стрелы не превышает 20.0...45.7 кВт (при Ь=5м). Несмотря на, казалось бы, благоприятное протекание пускового режима (динамические моменты не превышают 8...22% от статических моментов), тем не менее процесс подъёма зависшего дерева стрелой сопровождается значительным снижением оборотов двигателя (115.1...269.5 об/мин) при 1Р =0.25 с. При

увеличении скорости перемещения стрелы до 0.625 1/с, то есть равной угловой скорости поворота платформы, отбираемая мощность на привод возрастает примерно в 3 раза и вызывает необходимость увеличения мощности силовой установки ВПМ в 1.5 раза. Динамическая нагрузка также возрастает в 2.5...3.0 раза, однако коэффициенты динамичности остались практически прежними (увеличивается приведенный статический момент, так как ^ =251.2).

Таким образом, увеличение угловой скорости перемещения стрелы манипулятора в 2-3 раза с позиций динамической нагруженности двигателя возможно. Однако целесообразность такого решения может быть установлена лишь дополнительными исследованиями динамических нагрузок в элементах манипулятора и психофизиологическими исследованиями возмоясностей человека-оператора работать на повышенных скоростях.

С увеличением вылета манипулятора ВПМ в режимах разгона наблюдается значительное увеличение динамической нагрузки на силовую установку, однако большого увеличения коэффициентов динамичности и снижения частоты вращения коленчатого вала не происходит вследствие одновременного увеличения отбираемой мощности двигателя на привод стрелы.

В табл. 3 приведены результаты теоретических расчётов динамической нагруженности валочно-пакетирующей машины ЛП-19Б в режимах разгона при подъёме дерева выравнивателем платформы. В процессе исследований варьировались вылет манипулятора, объёмы выносимых из древостоя деревьев, время разгона платформы. Анализ результатов показывает, что режимы разгона при вылетах манипулятора 8...11 м сопровождаются динамической нагрузкой сопоставимой с нагрузкой при подъёме зависшего дерева стрелой.

Таблица 3. Расчётные динамические характеристики механической системы в режиме разгона при подъёме дерева выравнивателем платформы ((р = 0.5 с; (рг = 0.1 с"1)

V, м5 Ь =5 м Ь = 8 м Ь = 11 м

мДой- МДин.' Нм Мет, Нм П', об/мин мДо6- МДин.' Нм мст, Н-м п', об/ми н МД°б. МДин.' Нм мст, Нм п, об/ми н

0.5 3.77 89.17 61.47 13.54 136.30 136.14 22.00 183.44 161.22

1.0 9.44 103.18 59.30 17.04 159.87 145.10 24.14 215.92 151.44

1.5 9.89 118.47 116.23 18.12 183.44 135.45 28.55 248.41- 155.22

2.0 11.63 133.12 121.17 19.89 207.00 132.09 29.96 280.89 145.46

2.5 13.75 148.41 127.80 22.90 231.21 135.80 33.00 313.37 143.51

3.0 14.27 163.06 121.33 25.62 254.77 137.68 35.26 346.49 139.16

Уровень динамических нагрузок на силовую установку зависит от объёма выносимого дерева, вылета манипулятора и интенсивности разгона масс механической системы.

Процесс выравнивания срезанного дерева поворотом ЗСУ протекает более благоприятно и не перегружает силовую установку ВПМ за ис-

кточением форсированных пусковых режимов, когда время разгона сокращается до 0.1 ...0.2 с.

Таблица 4. Динамические характеристики ВСРМ в режиме разгона при перенесении дерева поворотом платформы (Ь=8 м; ¡„=194.4; У=3.0 м3)_

Характеристики Размерность ©1, рад/с2

0.05 0.075 0.10

0! рад 0.002 0.003 0.004

Нм 31.31-103 46.96-103 62.6-103

мЗ05' Дин.прив. Нм 161.06 241.56 322.02

п', об/мин 89.5 202.6 296.36

Кд, - 1.26 1.39 1.52

Анализ данных исследований режима разгона при перенесении дерева поворотом платформы в горизонтальной плоскости показал (см. табл. 4), что уровень ускорений при пуске не должен превышать 0.075...0.10 рад/с2, так как при ускорениях свыше 0.1 рад/с2 происходит предельное снижение числа оборотов дизеля. Коэффициенты динамичности нагрузки составляют 1.26... 1.52.

Таблица 5. Расчетные динамические характеристики ВПМ в режиме сголорения при перенесении дерева поворотом платформы (Ь=8 м; ¡„=456.3; У-2.0 м3)

Характеристики Размерность 01, рад/с

11.41 22.82 45.63

®1 рад 0.97 1.94 3.88

0, рад/с2 118.4 236.72 473.55

мДоб. Дин. Н-м 123.66 247.22 494.55

п' об/мин 166.06 327.63 563.24

Кд - 1.2 1.4 1.8

В табл. 5 приведены результаты исследований нагруженности силовой установки в режимах стопорения, из которых следует вывод -

стопорение дерева на скоростях свыше (¡>2=0.1 (©¡=45.63 рад/с)

приводит к большой динамической нагрузке на силовую установку ВПМ вплоть до полной остановки (см. рис. 7).

г

Л,-

3110

Рис. 7. Графики изменения нагрузки на силовую установку при 0] =11.411/с

Исследованиями процесса очистки стволов деревьев от сучьев установлено, что уровень динамических моментов на силовую установку харвестера находится в диапазоне 210...480 Н-м. Определяющее влияние на уровень добавочной динамической нагрузки/ Мсф / оказывает диаметр срезаемых сучьев. Динамическая нагрузка в стационарном периодическом режиме приводит к снижению частоты вращения коленчатого вала силовой установки на 200...480 об/мин, то есть выше предельно допускаемого (250... 300 об/мин).

На рис. 8 приведены графики зависимости мса),п'и кд от объёма обрабатываемых деревьев.

Рис. 8. Графики зависимости Мс0),п'иКд от объема обрабатываемых деревьев

4. Экспериментальные исследования динамики валочно-пакетирующих машин ;

В разделе 8 приведены методики и результаты экспериментальных исследований нагруженности технологического оборудования, силовой установки ВПМ. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях на натурном образце, включающем манипулятор трелёвочного трактора ТБ-1, оснащённый захватно-срезающим устройством.

Экспериментальные исследования в производственных условиях проводились на серийно выпускаемой ВПМ ЛП-19А.

В соответствии с поставленными задачами, основными целями экспериментальных исследований являлись:

1. Определение уровня и характера динамических нагрузок в элементах манипулятора, опорно-поворотного механизма и привода ВПМ в режимах размыкания (обрыва) связей после стопорения, ветрового воздействия и аварийного сброса дерева (деревьев).

2. Установление нагруженности силовых установок ВПМ в режимах: выведения срезанных деревьев из древостоя ходом машины; разгона и стопорения при подъёме зависших деревьев; поворота дерева за-хватно-срезающим устройством или выравнивателем платформы.

3. Проверка адекватности теоретических расчётов экспериментальным данным (установление погрешности математического моделирования).

4. Выявление закономерностей возникновения динамических нагрузок в элементах ВПМ в исследуемых режимах нагружений.

5. Разработка рекомендаций по использованию математического моделирования в инженерных расчётах.

В процессе исследований замерялись: угловые перемещения элементов манипулятора, ЗСУ, опорно-поворотного механизма; давления в гидролиниях технологического оборудования и выравнивателя платформы; частоты вращения механизмов силовых установок (см. рис. 9). Запись регистрируемых параметров осуществлялась на осциллографе.

Рис. 9. Схема испытательного стенда: 1,2,3,4, 5, б - датчики давления; 7 - датчик частоты вращения вала гидронасоса; 8, 9, 10, 11 - датчики угловых перемещений элементов манипулятора и ЗСУ

На рис. 10 приведена типовая осциллограмма процесса подъёма зависшего дерева стрелой манипулятора. 8 _ 1 с

Рис. 10. Осциллограмма процесса подъема зависшего дерева стрелой манипулятора: 1,2,3,4 - перемещения остова /базы/ ВПМ; 5,6,7- соответственно угловые перемещения стрелы, рукояти, опорно-поворотного механизма; 8 - нагрузка на манипулятор (давление в приводе стрелы); 9 - частота вращения ведущего вала гидронасоса

Результаты экспериментальных исследований показывают, что в режимах стопорения при подъёме (опускании) деревьев стрелой манипулятора на вылете Ь=5м с последующим размыканием (освобождением) ветвей, добавочные динамические моменты и коэффициенты динамичности соответственно находятся в пределах: 2.87...7.07 кН-м, 1.18... 1.37. С уменьшением вылета манипулятора наблюдается некоторое снижение динамических нагрузок.

При переносе дерева поворотом манипулятора в горизонтальной плоскости в режимах стопорения с последующим размыканием ветвей наблюдается более высокий уровень динамической нагрузки (3.42...8.97 кН-м). Происходит это в связи с более высокой начальной угловой скоростью ствола дерева после освобождения ветвей.

Уровень динамической нагрузки зависит от объёма выводимого дерева, вылета манипулятора и начальной угловой скорости освобождаемого ствола, что подтверждает выводы, сделанные при теоретических исследованиях. Расхождение между расчётными и экспериментальными данными не превышает 12%. В режимах разгона при выравнивании стволов деревьев поворотом ЗСУ расхождение составляет: - по коэффициенту динамичности 1.48...5.16%;

- по добавочному динамическому моменту 6.2.. .14.5%.

Экспериментальными исследованиями ВПМ в производственных условиях установлено, что уровень добавочных динамических моментов на силовую установку значителен и достигает 16.24...22.53 Нм. Это приводит к снижению частоты вращения коленчатого вала дизеля на 92.2... 186.73 об/мин. В режимах стопорения при выносе деревьев больших объёмов (2.5...3.0 м3) уровень динамической нагрузки на силовую установку ВПМ достигает 317.58...490.97 Н-м, что составляет 51.2...79.2% от номинального крутящего момента дизеля.

Результаты экспериментальных исследований удовлетворительно сходятся с расчётными данными. Расхождение не превышает 7.5... 12%.

5. Обоснование параметров ВПМ для работы на выборочных рубках леса

В разделе 9 дан анализ нагруженности технологического оборудования и силовых установок ВПМ при ведении сплошных и выборочных рубок леса, приведены компоновочно-кинематические схемы ВПМ для ведения выборочных рубок леса, осуществлено прогнозирование нагруженности проектируемой ВПМ и выполнена оптимизация параметров ВПМ для ведения выборочных рубок леса.

Уровень динамической нагрузки в элементах ВПМ при выносе срезанного дерева из древостоя поворотом манипулятора в режимах стопорения с последующим размыканием упругих связей (обрывом ветвей) ниже нагрузок, воспринимаемых ВПМ при работе на сплошных рубках. В режимах стопорения при выносе дерева поворотом платформы с последующим размыканием ветвей сопоставим с нагрузками при сплошных рубках. С увеличением скоростей перемещения стволов деревьев после размыкания ветвей до 0.1 1/с и более и увеличением вылета манипулятора уровень добавочных динамических моментов превышает нагрузки при ведении сплошных рубок в 1.5.. .2.0 раза.

Выявлено, что при ведении выборочных рубок леса уровень добавочных динамических моментов на силовую установку при выносе деревьев на вылетах манипулятора 5...11 м сопоставим с уровнем нагрузок при ведении сплошных рубок леса. Снижение частоты вращения коленчатого вала силовой установки в режимах разгона находится в диапазоне 131.0...356.8 об/мин, в режимах стопорения уровень нагрузок в 1.5...2.0 раза выше.

Установлено, что на диапазоны используемых операторами технит ческих скоростей элементов ВПМ на выборочных рубках леса влияют; объём деревьев, форма и размер кроны дерева, видимость, ветровое.воз-действие, накренение базы (машины без выравнивателя платформы), помехи, создаваемые оставляемыми на лесосеке деревьями.

Впервые получены данные по операторской деятельности при ведении выборочных рубок леса, представленные в виде обобщённых законов вероятностного распределения используемых технических скоростей и законов распределения числа включений элементов ВПМ.

Обобщённые законы вероятностного распределения используемых операторами технических скоростей элементов ВПМ типа ЛП-19А имеют вид:

при подъёме дерева стрелой

=Уо^юО++У'4Й:<В4)+У5^со5) + . (16)

+ УзУ4%07) + УзУ5^®8) + У4У5^ю) + УзУ4У5%>н) ' при подтягивании дерева рукоятью

Д(0(=Уо^соО + Уз^СОз) + У4^Сй4) + УзДмз) + у№б) + УЗУ4^«7)+УЗУ5%>8)+ + УзУб^Юд) + У4У5^СОю) + УдУб^пН У5Уб^Ю12)+УзУ4У5Уб^М1з).

(17)

В выражениях (16), (17) обозначено: у о - вероятность частного полимодального закона,

ехр

0)7271 [ ] О2^2К

уиу2 - вероятности скоростных режимов, ограниченных объёмом деревьев;

Уз - вероятность частного закона распределения скоростей, ограниченных формой, размером кроны и ветровым воздействием;

у4 - вероятность частного закона распределения скоростей, ограниченных накренением базы;

у 5 — вероятность частного закона распределения скоростей, ограниченных видимостью;

у б - вероятность частного закона распределения скоростей, ограниченных помехами, создаваемыми соседними деревьями.

На рис. 11 и 12 представлены расчётные обобщённые законы распределения скоростей в режимах подъёма дерева стрелой и подтягивания рукоятью. Анализируя полученные экспериментальные данные по использованию операторами технических скоростей элементов манипулятора ВПМ, необходимо отметить, что скоростные диапазоны элементов манипулятора серийных машин в условиях ведения выборочных рубок леса используются не полностью.

(с^-тг)2 2о2

Рис. 11. Режим работы - подъём дерева стрелой /ВПМ типа ЛП-19А/, район Центр

Рис. 12. Режим работы - перемещение дерева рукоятью /ВПМ с выравнивателем платформы/

Было также установлено в отличие от предыдущих исследований, что в нормальных условиях при отсутствии ветра, хорошей видимости и т.д. деревья небольшого объема перемещаются операторами с большей скоростью по сравнению с деревьями большого объёма. Объясняется это тем, что небольшие деревья имеют менее развитую крону и в этой связи при выносе меньше соприкасаются (сцепляются) с кронами оставляемых деревьев.

Сравнивая полученные данные с ранее опубликованными при ведении сплошных рубок леса можно констатировать, что работа ВПМ на выборочных рубках носит более напряжённый характер как для оператора так и для машины. Так если при наведении ЗСУ на дерево при сплошных рубках операторы включают стрелу в среднем 1.49 раза, рукоять - 1.34; при пакетировании соответственно 1.37 и 1.1, то при работе на выборочных рубках эти показатели имеют соответственно следующие значения: при наведении стрелы - 3.8 раза, рукояти - 3.2 раза; при выносе дерева стрелы -2.9 раза, рукояти - 2.0 раза.

На рис. 13 представлена схема модели «среда - человек - машина -дерево», дополненная кривой износа, позволяющая решать задачи, связанные с прогнозированием нагруженности, определением долговечности расчётным путём и с помощью стендовых ускоренных испытаний.

Кривая износа

Модель деятельности оператора Модель система «вим предмет труда - дерево» Блок статистической обработки

Модели древостоев

Прогнозирование нагруженности

Расчета на долговечность

Программы стендовых ускоренных испытаний

X

Стендовые ускоренные испытания

1

Корректирование рабочей документации

Рис. 13. Схема модели системы «среда - человек - машина- дерево»

6. Оптимизация параметров ВПМ

Для оптимизации параметров ВПМ использован метод скользящего допуска, разработанный Д. Химмельблау. С учётом результатов исследований принято в качестве критериальной функции цели - минимум динамической нагрузки на манипулятор и машину в целом. В качестве исследуемых режимов приняты - режим вывода из древостоя дерева ходом машины и режим стопорения с последующим обрывом связей (размыканием ветвей и сучьев).

Задача оптимального выбора параметров ВПМ сформулирована следующим образом: возможно ли в некоторой окрестности значений

параметров конструкции и привода наити такие значения, которые позволяют улучшить динамику машины. В качестве варьируемых параметров приняты жёсткости стрелы, рукояти и привода манипулятора и платформы.

На механическую систему назначены ограничения: В первом случае

5000Н-м>Ь,(Х<п>)=С12(Й ,

где

-т>—--

(со + С12 - 1]Р2) - -

с2

(С12 +с23 -Ьт>2)—.-„ " . 2,

_С12С0Й)

(С0+С,2-1,р2)

и Ч1(Х<П>)>0

(С12+С23_;2р2)__?23____

(с23 - ОдЬт - 13р2) (Со + с,2 - -Ьр2)

Во втором случае

50КН-М^Ь,(Х<п>)=С12(^,

где

<Р\=А^пф^+04)+А^т^+а2)+А3зт(р3г+а3),

= щА^тСр^+а0+ц2А25т(р21+а2)+А3зт(р31+а3) и я,(Х<п>)>0.

В качестве последнего ограничения выступает предельно допускаемая деформация манипулятора - Апрея., то есть

А - Апред. ^ О, С12 > С12ть, С12 - С12тш>0 И Т.П.

Ориентируясь на предварительные исследования, принято в обоих случаях:

6.5см>Д-Дпред.

В табл. 6 приведены данные вычислений динамических характеристик в режиме вывода из древостоя дерева ходом ВПМ заключительного симплекса. Из приведенных данных можно заключить, что оптимальными значениями угловых жёсткостей манипулятора и выравнивателя платформы соответственно будут с)2 = 12750 кНм и с0 = = 16144.5 кН м.

№ оп. X, (сп, Н-м) х3 (со, Н-м) рад рад Н-м мГ3- Н-м Одоб. Н Д, см С>2, Н/м

1 12750 103 16144.5-Ю5 0.0002101 -0.0001097 5054.4 3997.5 799.5 6.2 510-Ю3

2 12250-10' 16144.5103 0.0002800 -0.0001384 3971.4 5125.4 1025.1 6.5 490-Ю3

3 12500-Ю3 15711-Ю3 0.0002715 -0.0001383 4108.64 5122.5 1024.5 6.4 500-Ю3

Общие выводы

Совокупность выполненных исследований является законченной научно-квалификационной работой в которой изложены научно-обоснованные технические и технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие лесного сектора экономики страны.

Разработанные в диссертации комплексы многофакторных математических моделей позволили произвести оценку возможности с позиций нагруженности применения валочно-пакетирующих машин традиционной (классической) компоновки и с выравнивателем платформы для ведения выборочных рубок леса и сформулировать следующие выводы:

1. Изучению динамики лесосечных машин посвящено большое число публикаций, в то же время нагруженность валочно-пакети-рующих машин в режимах стопорения при выведении срезанного дерева из древостоя с последующим размыканием (обрывом) удерживающих связей, ветрового воздействия и аварийного сброса дерева изучена недостаточно. Нагруженность силовых установок валочно-пакетирующих машин при ведении выборочных рубок леса не изучалась.

2. Наблюдениями за работой валочно-пакетирующих машин на выборочных рубках леса выявлено, что вследствие особенностей предмета труда - дерева и специфики применяемых технологий режимы стопорения относятся к наиболее нагруженным. Стопорение чаще всего происходит при выполнении технологических операций связанных с подъёмом выносимого дерева стрелой или платформой, выводом из древостоя манипулятором или ходом машины, а также выравниванием ствола захватно-срезающим устройством. Уровень добавочной динамической нагрузки в упругих связях ВПМ достигает 0.25...0.35 статической нагрузки, уровень динамической нагрузки на силовую установку при выносе деревьев больших объёмов (2.5...3.0 м3) находится в пределах 317.58...490.97 Нм, что составляет 51.2...79.2% от номинального крутящего момента дизеля.

3. Введение выравнивателя платформы в конструкцию ВПМ приводит к значительному росту динамических нагрузок в упругих связях машины, которые в зависимости от начальной угловой скорости дерева

при размыкании ветвей, объёма выводимого дерева и вылета манипулятора составляют 4.511...143.571 кН-м (упругая связь «сп») и 4.550... 144.488 кН-м (упругая связь «с0»). Вместе с тем с введением в конструкцию ВПМ выравнивателя платформы существенно снижаются угловые перемещения масс механической системы.

4. Введение в подвеску ходовой системы ВПМ с выравнивателем платформы подрессоривания балансиров кареток приводит к существенному снижению динамической нагрузки, но одновременно увеличиваются угловые колебания остова, которые достигают 0.0213...0.0217 рад.

5. Аварийный сброс дерева из захватов ЗСУ сопровождается большими динамическими нагрузками в упругих связях ВПМ, которые сопоставимы с нагрузками при размыкании (обрыве) связей после сто-порения. При этом величина динамических нагрузок зависит от начальной угловой скорости перемещения (подскока) масс системы, вылета манипулятора и объёма остающихся в ЗСУ деревьев.

6. Пусковые режимы у серийно выпускаемых валочно-пакетирующих машин сопровождаются значительным, но не превышающим допускаемые пределы для дизельных силовых установок, снижением частота вращения коленчатого вала. Уровень динамических нагрузок (добавочных динамических моментов) на силовые установки во многом определяется вылетом манипулятора, объёмом выносимых из древостоя деревьев и интенсивностью пускового режима.

7. Отбираемая от силовой установки ВПМ мощность на привод технологического оборудования на вылетах манипулятора соответствующих наиболее вероятным значениям при сплошных рубках леса (5.4...6.09 м) не превышает 20.0...45.7 кВт, что составляет 19...45% от номинальной мощности. С увеличением вылета манипулятора до 8...11 м и соответственно скорости подъёма дерева отбираемая мощность на привод технологического оборудования возрастает до 44.26... 142.81 кВт, что уже превышает номинальную мощность серийной ВПМ ЛП-19А. Таким образом, дальнейшее увеличение вылета манипулятора у серийной ВПМ без увеличения мощности силовой установки возможно лишь за счёт снижения грузоподъёмности манипулятора.

8. Процесс вывода срезанного дерева из древостоя ходом ВПМ сопровождается высоким уровнем динамической нагрузки как на технологическое оборудование, так и на силовую установку, что приводит к существенному снижению числа оборотов коленчатого вала и повышенному расходу топлива. Снижения уровня нагрузок можно достичь сокращением вылета манипулятора и уменьшением скорости движения ВПМ до минимальной.

9. В процессе производственных исследований валочно-пакетирующей машины ЛП-19А выявлено, что высвобождение срезанного дерева от сплетения ветвей и сучьев при выводе его из древостоя увеличивает цикл обработки дерева на 7... 12 с, то есть на 15.5...26.7%.

10. Установлено, что уровень динамической нагрузки в элементах ВПМ: при выносе срезанного дерева из древостоя поворотом манипулятора в режимах стопорения с последующим размыканием упругих связей ниже нагрузок,. воспринимаемых ВПМ при работе на сплошных рубках; в режимах стопорения при выносе дерева поворотом платформы сопоставим с, нагрузками при сплошных рубках; с увеличением скоростей перемещения стволов деревьев после размыкания ветвей до 0.1 1/с и более и увеличением вылета манипулятора превышает нагрузки при ведении сплошных рубок в 1.5...2.0 раза. .

11. При ведении выборочных рубок леса уровень добавочных динамических моментов на силовую установку ВПМ при выносе деревьев на вылетах манипулятора 5... 11 м сопоставим с уровнем нагрузок при ведении сплошных рубок леса, в режимах стопорения в 1.5... 2.0 раза выше.

12. Психофизиологическая нагруженность операторов ВПМ при работе на выборочных рубках леса резко возрастает из-за ряда дополнительных природных и технологических факторов. Выявлено, что на диапазоны используемых операторами технических скоростей элементов ВПМ на выборочных рубках леса влияют: объём деревьев, форма и размер кроны, видимость, ветровое воздействие, накренение базы, помехи создаваемые оставляемыми на лесосеке деревьями.

13. Увеличение вылета манипулятора ВПМ в соответствии с требованиями лесоводов для эффективного ведения выборочных рубок до 17 м приводит к росту добавочных динамических нагрузок в среднем на 18...20%. В этой связи целесообразно снижать грузоподъёмность манипулятора с 31 кН до 12...15 кН. Деревья объёмом свыше 1.75...2.0 м3 (на лесосеке их не более 3...5%) на середине пасеки необходимо убирать бензиномоторными пилами.

14. Разработанные комплексы математических моделей для изучения динамики ВПМ при работе на постепенных и выборочных рубках леса с погрешностью 7.5... 12% позволяют получить на стадии разработки конструкторской документации на машину данные о предстоящей нагруженности её технологического оборудования и силовой установки и произвести научно-обоснованный выбор совокупности параметров, обеспечивающих минимальные динамические нагрузки.

15. Экономический эффект от использования разработанных методов расчёта и результатов проведённых исследований, складывающийся из экономии средств на стадии проектирования валочно-пакетирующих

машин, их изготовления, испытаний и доводки, а также увеличения производительности за счёт повышения надёжности (увеличения межремонтного периода) составил в среднем 1.68 млн. рублей в год на одну машину.

Рекомендации

1. Для эффективного использования серийных валочно-пакетирующих машин на выборочных рубках леса необходимо: установить в конструкции манипулятора упор или разобщитель, позволяющие снизить начальную угловую скорость ствола и амплитуду колебаний выносимого дерева (последний одновременно позволяет сократить потери времени на высвобождение кроны выносимого дерева от оставляемых на лесосеке); установить в захватно-срезающем устройстве механизм протяжки ствола, позволяющий ввести дополнительную технологическую операцию по освобождению срезанного дерева от удерживающих ветвей и уменьшить протяжённость верхней колеблющейся части дерева.

2. Для снижения динамических нагрузок на силовую установку валочно-пакетирующей машины целесообразно установить соединительную муфту с упругими и демпфирующими элементами между коленчатым валом и валом гидронасоса. При этом приведенная жёсткость упругих элементов муфты должна быть в диапазоне 30.7. ..50 Н м.

3. С целью повышения устойчивости ВПМ против опрокидывания при увеличении вылета манипулятора свыше 8 м целесообразно в качестве противовеса использовать двигатель (силовую установку), установленный на раме с возможностью перемещения.

4. Д ля создания удобств оператору при работе на склонах или пересечённом рельефе целесообразно вместо введения в конструкцию ВПМ выравнивателя платформы вводить выравниватель кабины. В этом случае, во-первых, не требуется перемещать большую массу (около 20 т) и, во-вторых, достигается снижение динамических нагрузок.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Гасымов, Г. Ш. Нагруженность валочно-пакетирующих машин в режимах стопорения с последующим обрывом связей [Текст] / Г. Ш. Гасымов, В. А. Александров // Повышение потенциальных свойств машин и механизмов лесного комплекса: межвуз. сб. научн. тр. - СПб.: ЛТА, 2001.-С. 141-145.

2. Гасымов, Г. Ш. Нагруженность валочно-пакетирующей машины от ветрового воздействия [Текст] / Г. Ш. Гасымов, В. А. Александров // Теоретические основы совершенствования лесных маищн и оборудования: межвуз. сб. научн. тр. - СПб.: JITA, 2002. - С. 60-65. '■'

3. Гасымов, Г. Ш. Динамика валочно-пакетирующих машин в режиме аварийного сброса пакетируемого дерева [Текст] / Г. Ш. Гасымов, В. А. Александров // Межвуз. сб. научн. тр. - СПб.: ЛТА, 2003. - С. 53-60.

4. Гасымов, Г. Ш. К вопросу нагруженности технологического оборудования ВПМ от неравномерности движения гусеницы [Текст] / Г. Ш. Гасымов. - СПб.: Известия СПб. ГЛТА, вып. 175,2005. - С. 45-50.

5. Гасымов, Г. Ш. Нагруженность силовой установки ВПМ при выведении срезанного дерева из древостоя её ходом [Текст] / Г. Ш. Гасымов, В. А. Александров. - СПб.: Известия СПб. ГЛТА, вып. 175,2005. -С. 23-32.

6. Гасымов, Г. Ш. Нагруженность силовой установки ВПМ в режимах разгона при выравнивании платформы [Текст] / Г. Ш. Гасымов,

B. А. Александров. - СПб.: Известия СПб. ГЛТА, вып. 173, 2005. -

C. 86-93.

7. Гасымов, Г. Ш. Динамика ВПМ в режиме стопорения при выравнивании срезанного дерева ЗСУ [Текст] / Г. Ш. Гасымов, В. А. Александров. - СПб.: Известия СПб. ГЛТА, вып. 177, 2006. - С. 43-47.

8. Гасымов, Г. Ш. К вопросу прогнозирования нагруженности ВПМ на постепенных и выборочных рубках леса [Текст] / Г. Ш. Гасымов, В. А. Александров. - СПб.: Известия СПб. ГЛТА, вып. 180, 2007. -С. 169-174.

9. Гасымов, Г. Ш. Нагруженность ВПМ при выведении срезанного дерева из древостоя [Текст] / Г. Ш. Гасымов, В. А. Александров. - СПб.: Известия СПб. ГЛТА, вып. 179,2007. - С. 64-68.

10. Гасымов, Г. Ш. Компоновочно-кинематические схемы валочно-пакети-рующих машин для ведения постепенных и выборочных рубок леса [Текст] / Г. Ш. Гасымов, В. А. Александров. - СПб.: Известия СПб. ГЛТА, вып. 181,2008.-С. 71-79.

11. Гасымов, Г. Ш. Нагруженность силовых установок харвестеров в процессе протяжки стволов деревьев [Текст] / Г. Ш. Гасымов. - СПб.: Известия С.Пб. ГЛТА, вып. 183,2008. - С. 94-100.

12. Гасымов, Г. Ш. К вопросу нагруженности ВПМ на постепенных и выбо-рочных рубках леса [Текст] / Г. III. Гасымов. - СПб.: Известия СПб. ГЛТА, вып. 185,2008. - С. 115-123.

13. Гасымов, Г. Ш. Оценка возможности применения валочно-пакетирую-щих машин для ведения постепенных и выборочных рубок

леса с позиции нагружениости [Текст] / Г. Ш. Гасымов. - СПб.: Известия СПб. ГЛТА, вып. 188, 2009. - С. 147-155.

14. Гасымов, Г. Ш. Энергозатраты лесопромышленных машин в режимах пакетирования деревьев [Текст] / Г. Ш. Гасымов, А. В. Иванов. - СПб.: Известия СПб. ГЛТА, вып. 189,2009. - С. 102-110.

Монографии:

15. Гасымов, Г. Ш. Нагруженность валочно-пакетирующих машин на постепенных и выборочных рубках леса [Текст]: монография / Г. Ш. Гасымов, В. А. Александров. - СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2005.-192 с.

16. Гасымов, Г. Ш. Нагрузки в элементах конструкций валочно-пакети-рующих машин [Текст]: монография / Г. Ш. Гасымов, В. А. Александров. - СПб.: Изд-во Политех, ун-та, 2009. - 155 с.

Учебные пособия:

17. Александров, В. А. Моделирование технологических процессов лесохозяйственных машин [Текст]: учебное пособие / В. А. Александров, В. И. Варава, Г. Ш. Гасымов. - СПб.: СПб. ГЛТА, 2004. - 96 с.

Просим принять участие в работе диссертационного совета Д 212.115.02 или прислать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу: 424000, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3, Марийский государственный технический университет, учёному секретарю.

Факс (8-8362) 41-08-72, тел. (8-83-62) 41-72-68,68-68-05.

Подписано в печать 24.01.2011. Формат 60x84 1/]6. Бумага офсетная. Печать офсетная. Уч. печ. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ № 4513.

Марийский государственный технический университет 424000 Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3

Редакционно-издательский центр Марийского государственного технического университета 424006 Йошкар-Ола, ул. Панфилова, 17

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА МЕХАНИЗАЦИИ ВЫБОРОЧНЫХ РУБОК ЛЕСА.

1.1 Машины для ведения выборочных рубок леса.

1.2. Обзор и анализ исследований по нагруженности лесосечных машин.

1.3. Выводы. Задачи исследований.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАГРУЖЕННОСТИ ВАЛОЧНО-ПАКЕТИРУЮЩИХ МАШИН (ВПМ) В РЕЖИМАХ СТОПОРЕНИЯ С ПОСЛЕДУЮЩИМ ОБРЫВОМ СВЯЗЕЙ (РАЗМЫКАНИЕМ ВЕТВЕЙ И СУЧЬЕВ).

2.1. Режим работы — выведение срезанного дерева из древостоя поворотом манипулятора (ВПМ без выравнивателя платформы).

2.2. Выведение срезанного дерева из древостоя поворотом платформы в вертикальной плоскости (ВПМ с выравнивателем платформы)

2.3. Выведение срезанного дерева из древостоя поворотом платформы ВПМ в горизонтальной плоскости.

2.4. Выводы.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ ВАЛОЧНО-ПАКЕТИРУЮЩИХ МАШИН В РЕЖИМАХ ВЕТРОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ И АВАРИЙНОГО СБРОСА ПАКЕТИРУЕМОГО ДЕРЕВА (ДЕРЕВЬЕВ).

3.1. Динамика валочно-пакетирующей машины в режиме ветрового воздействия.

3.2. Динамика валочно-пакетирующей машины в режиме ветрового воздействия с подрессоренными передними каретками.

3.3. Динамика валочно-пакетирующей машины в режиме аварийного сброса пакетируемого дерева.

3.4. Выводы.

4. НАГРУЖЕННОСТЬ ВАЛОЧНО-ПАКЕТИРУЮЩЕЙ МАШИНЫ ПРИ ВЫВЕДЕНИИ СРЕЗАННОГО ДЕРЕВА ИЗ ДРЕВОСТОЯ

ЕЁ ХОДОМ.

4.1. Нагруженность силовой установки валочно-пакетирующей машины в режиме установившегося движения.

4.2. Нагруженность технологического оборудования валочно-пакети-рующих машин от неравномерности движения гусеницы.

4.3. Нагруженность технологического оборудования валочно-пакетирующей машины при выведении срезанного дерева из древостоя её ходом.

4.4. Выводы.

5. НАГРУЖЕННОСТЬ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК ВАЛОЧНО-ПАКЕТИРУЮЩИХ МАШИН В РЕЖИМАХ РАЗГОНА.

5.1. Режим работы — разгон при подъёме «зависшего» дерева стрелой манипулятора.

5.2. Нагруженность силовой установки валочно-пакетирующей машины в режимах разгона при выравнивании платформы . ].

5.3. Режим работы — разгон при выравнивании выносимого дерева поворотом захватно-срезающего устройства.

5.4. Выводы.

6. НАГРУЖЕННОСТЬ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК ВАЛОЧНО-ПАКЕТИРУЮЩИХ МАШИН В РЕЖИМАХ СТОПОРЕНИЯ.

6.1. Режим работы — стопорение при перенесении дерева поворотом платформы.

6.2. Динамика валочно-пакетирующей машины в режиме стопорения при повороте срезанного дерева захватно-срезающим устройством.

6.3. Нагруженность силовой установки валочно-пакетирующей машины в режимах стопорения при выравнивании платформы.

6.4. Выводы.

7. НАГРУЖЕННОСТЬ ВАЛОЧНО-СУЧКОРЕЗНО-РАСКРЯЖЁ-ВОЧНЫХ МАШИН /ХАРВЕСТЕРОВ/.

7.1. Нагруженность технологического оборудования вал очно-пакетирующих и вал очно-сучкорезно-раскряжёвочных машин в режиме натяжения ствола дерева.

7.2. Нагруженность силовой установки валочно-сучкорезно-раскряжёвочной машины.

7.3. Нагрузки при движении валочно-пакетирующей машины по волоку со случайным микропрофилем.

7.4. Выводы.

8. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ ВАЛОЧНО-ПАКЕТИРУЮЩИХ МАШИН.

8.1. Методика экспериментальных исследований нагруженности технологического оборудования ВПМ.

8.2. Методика экспериментальных исследований динамической нагруженности силовой установки ВПМ.

8.3. Определение числа опытов.

8.4. Экспериментальные исследования динамики валочно-пакети-рующей машины в режимах стопорения с последующим размыканием упругих связей.

8.5. Экспериментальные исследования нагружений силовых установок ВПМ в пусковых режимах и режимах стопорения.

8.6. Оценка корректности математического моделирования нагруженности силовых установок в режимах разгона и стопорения.

8.7. Экспериментальные исследования динамики валочно-пакетирующей машины в производственных условиях.

8.8. Выводы.

Прогнозирование технологий и техники лесозаготовок в стране указывает на то, что многооперационные машины, и прежде всего валочно-пакетирующие и валочно-трелёвочные, остаются основными машинами и в ближайшей перспективе [2].

Таким образом, их модернизация, совершенствование с целью повышения производительности при высокой надёжности является актуальной проблемой. Так как у современных (многооперационных) лесосечных машин до 80-85 процентов времени смены уходит на работу технологического оборудования, то естественно повышение производительности может быть достигнуто за счёт изменения (конечно повышения) скоростей перемещения элементов технологического оборудования и форсирования пуско-тормозных режимов его работы.

В тоже время теоретическими и экспериментальными исследованиями было выявлено, что именно пуско-тормозные режимы сопровождаются большими динамическими нагрузками в упругих связях серийно выпускаемых лесосечных машин [1]. Причём установлено, что в отдельных случаях динамические нагрузки в несколько раз превышают силу тяжести пакетируемых деревьев.

Лесосечные машины по роду выполняемых технологических операций подобны грузоподъёмным машинам (кранам, экскаваторам), однако их работа сопряжена с более значительными динамическими нагрузками вследствие особенностей предмета труда — деревьев — упругих тел с распределённой массой и развитой кроной, обладающей большой парусностью. В то же время при сопоставлении основных параметров кранов, экскаваторов и лесосечных машин можно отметить, что если скорости подъёма груза у них отличаются незначительно, то переходные режимы у кранов и экскаваторов более длительны. Это приводит к снижению ускорений (замедлений) груза при разгоне и торможении. Угловые скорости у лесосечных машин при переносе дерева поворотом манипулятора сопоставимы с угловыми скоростями поворота платформы кранов и экскаваторов. Однако, интенсивность пуско-тормозных режимов у лесосечных машин значительно выше. Вследствие больших ускорений уровень добавочных динамических нагрузок в лесосечных машинах при взаимодействии с деревьями составляет в среднем 0.35 - 0.50 статической нагрузки, тогда как в грузоподъёмных машинах общепринято считать даже уровень 0.25 - 0.30 очень высоким.

На базе многооперационных лесосечных машин и прежде всего валоч-но-пакетирующих в последние годы создаются машины для ведения выборочных рубок леса и рубок ухода за лесом, а также валочно-сучкорезно-раскряжёвочные машины (ВСРМ). С этой целью у базовых машин увеличивают вылет манипулятора, в конструкцию опорно-поворотного механизма вводят выравниватель платформы, а захватно-срезающего устройства (ЗСУ) накопитель и механизм дополнительного поворота его в плоскости перпендикулярной манипулятору (ВПМ), механизмы для протаскивания ствола и обрезки сучьев (ВСРМ).

Использование валочно-пакетирующих машин на выборочных рубках леса выявило ряд характерных особенностей протекания рабочих процессов при выполнении технологических операций, а именно в отличие от ведения сплошных рубок наиболее часто возникают режимы стопорения элементов технологического оборудования вследствии сплетения ветвей выносимого дерева с оставляемыми на лесосеке с последующим обрывом удерживающих связей (ветвей), часто наблюдаются аварийные сбросы дерева (деревьев).

Если пуско-тормозные режимы в лесосечных машинах исследованы достаточно подробно, то режимы стопорения, характерные при работе ВПМ на выборочных рубках, с последующим обрывом удерживающих связей, аварийные сбросы дерева не изучались.

Не уделялось также внимание изучению нагруженности силовых установок валочно-пакетирующих машин. Объясняется это в некоторой мере тем, что в процессе предыдущих исследований лесосечных машин было выявлено значительное недоиспользование мощности силовых установок при работе манипуляторного технологического оборудования, а также и тем, что силовая установка воспринимает через привод нагрузки от работы технологического оборудования лишь в режимах разгона, которые протекают более благоприятно по сравнению с тормозными, при которых она отсоединена от него.

В то же время, следует заметить, что нагруженность силовых установок лесосечных машин в режимах протаскивания ствола, обрезки сучьев и стопорения, которые также относятся к переходным процессам, не изучалась вообще.

Цель работы - повышение надежности валочно-пакетирующих машин при сокращении сроков их разработки и изготовления путём использования на этапе проектирования аналитических методов расчета и научно-обоснованного выбора параметров, обеспечивающих минимальные динамические нагрузки при эксплуатации на выборочных рубках леса.

Из поставленной цели вытекают следующие задачи исследований:

1. Разработать математические модели для исследования нагруженности технологического оборудования и силовых установок валочно-пакетирующих машин, а также, выполненных на их базе, валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин /харвестеров/ в процессе ведения выборочных рубок и рубок ухода за лесом.

2. Исследовать нагруженность валочно-пакетирующих и валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин, в основных режимах работы. По результатам исследований выявить наиболее тяжёлые в динамическом отношении режимы.

3. Исследовать влияние технологических факторов на динамическую на-груженность ВПМ при ведении выборочных рубок леса.

4. Развить метод прогнозирования динамической нагруженности лесосечных машин.

5. Обосновать параметры валочно-пакетирующих машин и харвестеров, выполненных на их базе, обеспечивающие снижение динамических нагрузок при работе на выборочных рубках леса.

6. Разработать научные рекомендации на проектирование валочно-пакетирующих и валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин для работы на выборочных рубках леса.

Объекты исследования. Объектами исследований являлись применяемые на лесозаготовках валочно-пакетирующие машины ЛП-19А, ЛП-19Б-01, ЛП-19В и вал очно-сучкорезно-раскряжёвочные машины, выполненные на их базе.

Предмет исследования - нагруженность и закономерности, возникающие в процессе применения валочно-пакетирующих машин на выборочных рубках леса.

Методы исследования. В основу изучения рабочих процессов валочно-пакетирующих и валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин и прогнозирования нагруженности положены: многоинформационные модели динамических систем «ВПМ — дерево» и «ВСРМ - дерево», математическое моделирование операторской деятельности, вероятностно-статистические методы, компьютерные программы и эксперимент.

Научная новизна работы заключается в: - разработке многоинформационных математических моделей взаимодействия валочно-пакетирующих и валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин с предметом труда - деревьями в режимах натяжения ствола, разгона, стопоре-ния, аварийного сброса дерева, движения по лесосеке, очистки деревьев от сучьев, позволяющих исследовать на этапе проектирования нагруженность технологического оборудования и базы, а также силовых установок в процессе ведения лесозаготовок на выборочных рубках леса;

- установлении основных закономерностей возникновения динамических нагрузок на технологическое оборудование и силовые установки;

- уточнении математического описания психофизиологической деятельности операторов по использованию технических скоростей технологического оборудования ВПМ при ведении выборочных рубок леса;

- дополнении методики прогнозирования предстоящей эксплуатационной нагруженности проектируемой валочно-пакетирующей машины новыми данными операторской деятельности по использованию технических скоростей и по числу включений элементов технологического оборудования на выборочных рубках леса;

- проведении комплексных исследований взаимодействия валочно-пакетиру-ющих машин с внешней средой, предметом труда и оператором на основе использования математического моделирования, вероятностно-статистических методов и компьютерных программ.

Вклад в теорию и практику. Разработанные математические модели ва-лочно-пакетирующих и валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин /харвестеров/, результаты исследований дополняют теорию лесных машин и являются базой для дальнейшего совершенствования существующих конструкций и создания новых, а также являются составными элементами автоматизированной системы проектирования /САПР/.

Использование теоретических разработок, методик прогнозирования эксплуатационной нагруженности, составления программ стендовых ускоренных испытаний, самих стендовых испытаний позволяет:

- научно-обоснованно производить выбор основных параметров валочно-пакетирующих и валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин для работы на выборочных рубках леса;

- повысить качество проектирования при сокращении его стоимости;

- сократить сроки создания и доводки лесосечных машин;

- снизить металлоёмкость конструкций при повышении надёжности.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Математические модели для исследования нагруженности технологического оборудования и базы валочно-пакетирующих и валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин в режимах натяжения ствола, разгона, стопорения, ветрового воздействия, аварийного сброса пакетируемого дерева, движения через обособленные препятствия и волоку.

2. Математические модели для исследования нагруженности силовых установок валочно-пакетирующих и валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин в режимах разгона, стопорения, протаскивания ствола рябухами и очистки его от сучьев.

3. Результаты исследований динамики валочно-пакетирующих и валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин при ведении выборочных рубок леса.

4. Закономерности возникновения динамических нагрузок в упругих связях механических систем.

5. Теоретические обобщения динамики рабочих процессов валочно-пакетирующих машин при ведении сплошных и выборочных рубок леса.

6. Рекомендации по снижению динамической нагруженности валочно-пакетирующих и валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационных исследований докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях Санкт-Петербургской лесотехнической академии (2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009 и 2010 г.г.), Ухтинского государственного технического университета (2007 - 2009 г.г.), на семинарах в ФГУ С.Пб. НИИ лесного хозяйства (2002, 2003, 2004 г.г.).

Реализация работы. Основные результаты внедрены на фирме ООО «Лестехком» / Йошкар-Олинский завод «Лесмаш» / в Республике Марий Эл, г. Йошкар-Ола и в учебные процессы Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии и Ухтинского государственного технического университета при чтении лекций по дисциплинам: «Моделирование технологических процессов лесных машин», «Моделирование технологических процессов лесохозяйственных машин»; выполнении курсовых работ и в дипломном проектировании при подготовке инженеров по специальности 150400 «Машины и оборудование лесного комплекса»; написании магистерских диссертаций при подготовке магистров по направлению 150400 «Технологические машины и оборудование».

Личное участие автора в получении результатов, изложенных в диссертации. Диссертация является результатом теоретических и экспериментальных исследований автора, который обосновал тему, определил цель и задачи исследований, проанализировал возможные компоновочно-кинематические схемы валочно-пакетирующих машин для ведения выборочных рубок леса, разработал комплексы многоинформационных математических моделей для изучения основных режимов работы валочно-пакетирующих и харвестерных машин, обосновал их оптимальные параметры и разработал научные рекомендации на проектирование и эффективное использование рассматриваемых машин для ведения выборочных рубок.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в двух монографиях общим объёмом 21 печ. лист, четырнадцати статьях, в том числе в 14 изданиях, рекомендованных ВАК, учебном пособии, методических изданиях и в семи научно-исследовательских отчётах по темам с государственной регистрацией.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 9 разделов, выводов и рекомендаций, списка литературы и приложения. Общий объём работы составляет 462 страницы, из них 287 основного текста и 69 страниц приложений. Работа включает 152 рисунка, 80 таблиц и 121 наименование использованных источников.

Выводы.

1. Специфика экспериментальных исследований динамической нагру-женности лесосечной машины с манипулятором требует разработки методики исследований, позволяющей изучать влияние различных режимов на динамическую нагруженность валочно-пакетирующей машины.

2. Методика разработана в соответствии с задачами исследований на основе анализа существующих методов экспериментального определения динамических нагрузок в упругих связях лесосечных машин. Она с достаточной точностью пригодна для определения уровня и характера динамических нагрузок на манипулятор валочно-пакетирующей машины.

3. С некоторой корректировкой и дополнениями разработанная методика может быть рекомендована для экспериментальных исследований динамической нагруженности лесосечной машины в производственных условиях.

8.4. Экспериментальные исследования динамики вал очно-пакетирующей машины в режимах стопорения с последующим размыканием упругих связей

8.4.1. Подготовка эксперимента

8.4.1.1. Объект исследований

В качестве объекта исследований динамической нагруженности валоч-но-пакетирующей машины используется натурный стенд. Стенд представляет собой натурный манипулятор трактора ТБ-1, оснащенный захватно-срезающим устройством (см. рис.8.1).

8.4.1.2 Характеристики пакетируемых деревьев

В связи с проведением экспериментальных исследований в лабораторных условиях в качестве предмета-труда используются деревья небольших объемов (0.10.0.15; 0.20 м3).

1. Александров В.А. Механизация лесосечных работ в России Текст. / В.А. Александров. С.-Пб.: Изд-во СПбГЛТА, 2000. - 208 с.

2. Вороницын К.И. Основные направления технического прогресса в лесозаготовительной промышленности на перспективный период Текст. /

3. К.И. Вороницын, П.Е. Тизенгаузен, М.Б. Нахманович, P.M. Некрасов // Комплексная механизация и организация лесозаготовительного производства. Труды ЦНИИМЭ №122. Химки, 1972. - С. 26-42.

4. Брауде В.И. Надежность портальных и плавучих кранов Текст. / В.И. Брауде. Л.: Машиностроение, 1967. - 153 с.

5. Богуславский П.Е. Теоретическое и экспериментальное исследование динамических коэффициентов для крановых мостов Текст. / П.Е. Богуславский // Труды ВНИИПТ Маш., к. 1. - М.: Машгиз, 1949.

6. Волков Д.П. Динамика и прочность одноковшовых экскаваторов Текст. / Д.П. Волков. М.: Машиностроение, 1965. - 463 с.

7. Гайдамак В.Ф. Новые пусковые и тормозные устройства грузоподъемных машин Текст. / В.Ф. Гайдамак. Харьков: «Вища школа», 1975. - 102 с.

8. Голубенцев А.Н. Динамика переходных процессов в машинах со многими массами Текст. / А.Н. Голубенцев. -М.: Машгиз, 1959. 162 с.

9. Гохберг М.М. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин Текст. / М.М. Гохберг. Л.: Машиностроение, 1974. - 326 с.

10. Григорьев Н.И. Нагрузки кранов Текст. / Н.И. Григорьев. М.: Машиностроение, 1964. - 166 с.

11. Казак С.А. Динамика мостовых кранов Текст. / С.А. Казак. М.: Машиностроение, 1968. - 322 с.

12. Казак С.А. Усилия и нагрузки в действующих машинах. Краны и экскаваторы Текст. / С.А. Казак. Свердловск: Машгиз, 1960. - 167 с.

13. Комаров М.С. Динамика грузоподъемных машин Текст. / М.С. Комаров. -М.: Машгиз, 1962.-267 с.

14. Лобов H.A. Динамика грузоподъемных кранов Текст. / H.A. Лобов. М.: Машиностроение, 1987. - 160 с.

15. Панкратов С.А. Конструкция и основы расчета главных узлов экскаваторов и кранов Текст. / С.А. Панкратов. -М.: Машгиз, 1962. 539 с.

16. Александров В.А. Динамические нагрузки в лесосечных машинах Текст. / В.А. Александров. — Л.: Издательство ЛГУ, 1984. 152 с.

17. Александров В.А. Моделирование технологических процессов лесных машин Текст. / В.А. Александров. М.: Экология, 1995. - 256 с.

18. Алябьев В.И. Оптимизация производственных процессов на лесозаготовках Текст. / В.И. Алябьев. М.: «Лесная промышленность», 1977. - 232 с.

19. Безносенко П.Д. Исследование процесса поворота срезанного дерева ва-лочно-пакетирующей машиной в технологическом режиме Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / П.Д. Безносенко. Воронеж: ВЛТИ, 1974. - 24 с.

20. Бурмак П.С. Исследование устойчивости валочно-пакетирующих машин против опрокидывания Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / П.С. Бурмак. Л.: ЛТА, 1976. - 19 с.

21. Жуков A.B. Колебания лесотранспортных машин Текст. / A.B. Жуков, И.И. Леонович. Минск: БГУ, 1973. - 240 с.

22. Жуков A.B. Основы проектирования специальных лесных машин с учетом их колебаний Текст. / A.B. Жуков, Л.И. Кодолко. Минск: Наука и техника, 1988.-264 с.

23. Кушляев В.Ф. Лесозаготовительные машины манипуляторного типа Текст. / В.Ф. Кушляев. -М.: «Лесная промышленность», 1981.-248 с.

24. Полетайкин В.Ф. Повышение технического уровня гусеничных лесопогрузчиков на основе анализа динамики их рабочего оборудования Текст.:автореферат дис. на соискание учёной степени д-ра техн. наук / В.Ф. По-летайкин. М.: МЛТИ, 1989. - 41 с.

25. Рахманин Г.А. Исследование динамики погрузочного устройства манипу-ляторного типа с гидравлическим приводом Текст. / Г.А. Рахманин // Вопросы механизации лесозаготовок. Труды ЦНИИМЭ №84. Химки, 1968.-С. 88-89.

26. Брауде В.И. Системные методы расчета грузоподъемных машин Текст. / В.И. Брауде, М.С. Тер-Мхитаров. Л.: Машиностроение, 1985. - 181 с.

27. Верхов Ю.И. Теоретические основы проектирования лесных погрузочно-транспортных машин Текст. / Ю.И. Верхов. Красноярск: Издательство Красноярского Университета, 1984. - 228 с.

28. Пацыньски З.М. Исследование процесса пакетирования деревьев во время их повала Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / З.М. Пацыньски. Л.: ЛТА, 1972. - 18 с.

29. Кушляев В.Ф. Исследование процесса взаимодействия вал очно-трелевочной машины манипуляторного типа с деревом Текст. / В.Ф. Кушляев, С.Ф. Орлов, В.М. Рубцов // Машинная валка и трелевка леса. -Химки: Труды ЦНИИМЭ, 1977.-С. 101-108.

30. Лащинский В.П. Повышение эффективности лесосечных машин с манипуляторами совершенствованием гидроприводов Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / В.П. Лащинский. -Химки: ЦНИИМЭ, 1986. 20 с.

31. Милютиков В.Ю. Повышение быстродействия и снижение динамической нагруженности манипуляторов лесных машин Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / В.Ю. Милютиков, Л.: ЛТА, 1985. - 19 с.

32. Куинь Л.Т. Прогнозирование нагруженности лесосечных машин с манипуляторами в условиях лесозаготовок Вьетнама Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / Л.Т. Куинь. Л.: ЛТА. 1989.-20 с.

33. Семенов Г.И. Анализ режимов работы валочно-трелевочных машин на базе трактора ТТ-4 с целью снижения нагрузок на ходовую систему Текст.: автореферат дис. на.соискание учёной степени канд. техн. наук / Г.И. Семенов.-Химки: ЦНИИМЭ, 1983. 17 с.

34. Лю И. Снижение динамических нагрузок на валочно-трелевочную машину валкой деревьев на пачку Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / И. Лю. С.-Пб.: ЛТА, 1994. - 19 с.

35. Горбачев В.П. Вибронагруженность машиниста лесосечной машины с манипулятором в процессе формирования пачки деревьев (хлыстов)

36. Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / В.П. Горбачев. Л.: ЛТА, 1983. - 20 с.

37. Орлов А.Н. Повышение эффективности работы технологического оборудования лесной машины с гидроманипулятором Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / А.Н. Орлов. С.-Пб.: ЛТА, 1993.- 17 с.

38. Третьяков В.И. Повышение эффективности лесопосадочных агрегатов снижением динамической нагруженности Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / В.И. Третьяков. С.-Пб.: ЛТА, 1992-19 с.

39. Асмоловский М.К. Выбор и обоснование динамических параметров узкозахватной валочной машины Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / М.К. Асмоловский. Минск: БТИ, 1993. -22 с.

40. Каршев Г.В. Обоснование параметров манипуляторов лесных машин по металлоемкости и быстродействию Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / Г.В. Каршев. С.-Пб.: ЛТА, 1994. -20 с.

41. Емтыль З.К. Повышение технического уровня гидравлических манипуляторов лесозаготовительных и лесохозяйственных машин Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / З.К. Емтыль. -Воронеж: ВГЛТА, 1997.-20 с.

42. Пупышев А.П. Повышение надежности и снижение материалоемкости гидроманипуляторов лесозаготовительных машин Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / А.П. Пупышев. С.-Пб.: ЛТА, 1992.- 17 с.

43. Александрова В.Б. Повышение эффективности лесосечных машин снижением динамических нагрузок и вибронагруженности операторов Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / В .Б. Александрова. С.-Пб.: ЛТА, 1998. - 19 с.

44. Бушаков С.А. Динамические нагрузки в шарнирах гидроманипуляторов лесных машин и их снижение Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / С.А. Бушаков. Л.: ЛТА, 1984. - 20 с.

45. Кралин B.C. Статистическая оптимизация манипуляторов лесозаготовительных машин по критерию материалоемкости Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / B.C. Кралин. Л.: ЛТА, 1982.-18 с.

46. Лямин И.В. Исследование процесса пакетирования деревьев гидроманипулятором нового типа на рубках промежуточного пользования Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / И.В. Лямин.-Л.: ЛТА, 1973.-20 с.

47. Рубцов В.М. Исследование процесса взаимодействия валочно-трелевочной машины манипуляторного типа с деревом при его валке и пакетировании Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / В.М. Рубцов. Л.: ЛТА, 1979. - 19 с.

48. Троязыков В.М. Управляемая валка деревьев манипуляторной машиной с валочно-корректирующим устройством для несплошных рубок Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / В.М. Троязыков. Л.: ЛТА, 1983. - 20 с.

49. Лой Н.В. Нагруженность подвески лесосечных машин в условиях лесозаготовок Вьетнама Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / Н.В. Лой. С.-Пб.: ЛТА, 1992. - 17 с.

50. Кушляев В.Ф. К вопросу исследования колебаний срезанного дерева Текст. / В.Ф. Кушляев, Б.Ф. Кушляев // Вопросы механизации лесозаготовок. Труды ЦНИИМЭ №120. Химки, 1971. - С. 94-102.

51. Озолинып И.П. Исследование динамики машинного выноса деревьев из насаждения при проведении рубок ухода Текст. / И.П. Озолинып // Комплексная механизация рубок ухода. Рига: Издательство «Зинатне», 1975.-С. 54-59.

52. Хегай В.К. К вопросу определения ударной нагрузки на манипулятор ва-лочно-пакетирующей машины Текст. / В.К. Хегай, A.C. Попов // Проблемы освоения природных ресурсов Европейского Севера. Ухта, 1996. -С. 234-238.

53. Хегай В.К. Об одной задаче динамики манипулятора валочно-пакетирующей машины Текст. / В.К. Хегай, Г.П. Дроздовский // Проблемы освоения природных ресурсов Европейского Севера. Ухта, 1996. -С. 218-222.

54. Чураков A.A. Повышение эффективности валочно-пакетирующих машин снижением динамической нагруженности Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / A.A. Чураков. С.-Пб.: ЛТА, 1999.-19 с.

55. Тху Л.С. Оценка возможности с позиции нагруженности применения лесосечных машин для ведения постепенных рубок и рубок ухода за лесом

56. Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / Л.С. Тху. С.-Пб.: ЛТА, 2000. - 19 с.

57. Мурычев Б.В. Нагруженность силовых установок валочно-трелевочных и валочно-пакетирующих машин в режимах разгона и стопорения Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / Б.В. Мурычев. С.-Пб.: ЛТА, 2000.-18 с.

58. Мосеев И.Г. Повышение эффективности лесосечных машин с реечными механизмами поворота снижением нагруженности силовых установок Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / И.Г. Мосеев. С.-Пб.: ЛТА, 2001. - 19 с.

59. Трусовцев Д.С. Оценка возможности с позиций нагруженности введения в опорно-поворотные устройства ВПМ выравнивателей платформы Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / Д.С. Трусовцев. С.-Пб.: ЛТА, 2002. - 19 с.

60. Татаренко А.П. Совершенствование конструкции лесопромышленных манипуляторов на основе математического моделирования рабочих процессов Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / А.П. Татаренко. Воронеж: ВГЛТА, 2000. - 19 с.

61. Кушляев В.Ф. Исследование кинематики и динамики дерева при бесповальном способе рубки в молодняке Текст. / В.Ф. Кушляев // Труды ЦНИИМЭ №101 Вопросы механизации лесозаготовок. Химки, 1969. -С. 25-34.

62. Коновалов A.M. Влияние вертикальной динамики лесопромышленных тракторов на состояние почв вырубок Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / A.M. Коновалов. Мытищи-1: МГУЛ, 2001.-26 с.

63. Мосеев E.H. Нагрузочные режимы в телескопической стреле поворотного лесопогрузчика Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / E.H. Мосеев. Красноярск: СГТУ, 2001. - 22 с.

64. Иванов В.А. Обоснование технологии заготовки и направлений использования древесины, затопленной в ложе водохранилищ Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / В.А. Иванов. С.-Пб.: ЛТА, 2001.-21 с.

65. Корниенко В.В. Переходные процессы в элементах конструкции поворотного лесопогрузчика с комбинированным манипулятором Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / В.В. Корниенко. Красноярск: СГТУ, 2002. - 18 с.

66. Колесников П.Г. Обоснование параметров механизмов подъёма и изменения вылета телескопической стрелы поворотного лесопогрузчика Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / П.Г. Колесников. Красноярск: СГТУ, 2005. - 22 с.

67. Емтыль З.К. Совершенствование кинематики, динамики и конструкции лесопромышленных гидроманипуляторов Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени д-ра техн. наук / З.К. Емтыль. Воронеж: ВГЛТА, 2002. - 36 с.

68. Суранов Г.И. Снижение износа деталей машин Текст. / Г.И. Суранов. -Ухта: УИИ, 1999. -224 с.

69. Мясищев Д.Г. Обоснование структуры и параметров лесохозяйственной системы машин на основе мобильных средств малой механизации Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени д-ра техн. наук / Д.Г. Мясищев. С.-Пб.: ЛТА, 2005. - 38 с.

70. Сюнёв B.C. Обоснование выбора систем машин для рубок ухода Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени д-ра техн. наук / B.C. Сюнёв. Воронеж: ВГЛТА, 2000. - 34 с.

71. Гусейнов Э.М. Повышение эффективности функционирования лесохо-зяйственных машин снижением их динамической нагруженности Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени д-ра техн. наук / Э.М. Гусейнов. Архангельск: АГТУ, 2005. - 42 с.

72. Ушницкий A.A. Обоснование параметров малогабаритной тягово-транспортной машины для рубок промежуточного пользования Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / A.A. Ушницкий. Красноярск: СГТУ, 2006. - 26 с.

73. Ананьев В.А. Промежуточное пользование лесом на Северо-западе России Текст. / В. А. Ананьев, А. Асикайнен, Э. Вяльккю и др. Йоэнсуу: НИИ леса Финляндия, 2005. - 150 с.

74. Волков Д.П. Динамические нагрузки в универсальных экскаваторах-кранах Текст. / Д.П. Волков. М.: Машгиз, 1958. - 266 с.

75. Митропольский А.К. Элементы математической статистики Тезисы. / А.К. Митропольский. JL: ЛТА, 1965. - 112 с.

76. Свалов H.H. Вариационная статистика Текст. / H.H. Свалов. М.: «Лесная промышленность», 1977. - 176 с.

77. Гасымов Г.Ш. Нагруженность валочно-пакетирующих машин на постепенных и выборочных рубках леса Текст. / Г.Ш. Гасымов, В.А. Александров. С.-Пб.: Изд-во С.-Пб. ун-та, 2005. - 192 с.

78. Холодов A.M. Основы динамики землеройно-транспортных машин Текст. / A.M. Холодов. -М.: Машиностроение, 1968. 156 с.

79. Болтинский В.Н. Теория, конструкция и расчёт тракторных и автомобильных двигателей Текст. / В.Н. Болтинский. -М.: Сельхозиздат, 1962.

80. Попык К.Г. Динамика автомобильных и тракторных двигателей Текст. / К.Г. Попык. -М.: «Высшая школа», 1970. 328 с.

81. Мороз П.И. Выборочные рубки в таёжных лесах Текст. / П.И. Мороз. -М.: «Лесная промышленность», 1982. 128 с.

82. Смолин В.Н. О циклической нагруженности несущей и ходовой систем гусеничного трактора Текст. / В.Н. Смолин, Л.М. Эмайкин // Труды ЦНИИМЭ №141.- Химки, 1974.-С. 116-121.

83. Маркеленков В.Г. К моделированию потока деревьев, подлежащих валке Текст. / В.Г. Маркеленков // Механизация лесосечных работ. Труды ЦНИИМЭ №141. -Химки, 1974. С. 38-45.

84. Иевинь И.К. Доступность деревьев при машинной рубке выборочным способом Текст. / И.К. Иевинь, Т.Я. Розинь // Комплексная механизация рубок ухода. Рига: Изд-во «Зинатне», 1975. - С. 61-74.

85. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование (пер. с англ.) Текст. / Д. Химмельблау. М., 1975. - 534 с.

86. Беллман Р. Динамическое программирование и современная теория управления Текст. / Р. Беллман, Р. Калаба. М.: Наука, 1969. - 120 с.

87. Андреев В.Н. Принятие оптимальных решений. Теория и применение в лесном комплексе Текст. / В.Н. Андреев, Ю.Ю. Герасимов. Йоэнсуу: Изд-во унив-та Йоэнсуу, 1999. - 200 с.

88. Виногоров Г.К. Лесосечные работы Текст. / Г.К. Виногоров. М.: Лесная промышленность, 1981. - 272 с.

89. Перский С.Н. Обоснование выбора системы лесосечных машин для сплошных рубок на основе гис-технологий Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / С.Н. Перский. Петрозаводск: ПГУ, 2006.-17 с.

90. Будевич Е.А. Нагруженность валочно-сучкорезно-раскряжёвочных машин в процессе очистки деревьев от сучьев Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / Е.А. Будевич. Петрозаводск: ПГУ, 2006.-19 с.

91. Сагдеев К.Б. Определение нагруженности крано-манипуляторных установок при переходных режимах работы Текст.: автореферат дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук-/ К.Б. Сагдеев. Челябинск: ЮУГУ, 2006.-22 с.

92. A.c. 1122268 СССР, МКИ A01G23/08. Лесозаготовительная машина./ Зайцев Г.П., Запольский Б.А., Тарасович В.Э., Соколов И.О., Питеев В.Г. №3432199/29-15; Заявл. 29.04.82; Опубл. 07.11.84. Бюл. №41. -5 с.

93. A.c. 978783 СССР, МКИ A01G23/08. Лесозаготовительная машина./ Александров В.А., Меньшиков В.Н. №3305499/29-15; Заявл. 19.06.81; Опубл. 07.12.82. Бюл. №45. 5 с.

94. Гасымов Г.Ш. Нагрузки в элементах конструкций валочно-пакетирующих машин Текст. / Г.Ш. Гасымов, В.А. Александров. С.-Пб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2009. - 155 с.

95. Филькевич В.Я. Динамика лесопильных рам Текст. / В.Я. Филькевич; -М.: «Лесная промышленность», 1968. 244 с.

96. Мазуркин П.М. Поисковое конструирование лесотехнического оборудования Текст. / П.М. Мазуркин. Саранск: Изд-во Сарат. ун-та, Саран, фил., 1990.-304 с.

97. Мазуркин П.М. Биотехническое проектирование Текст.: справочнометодическое пособие / П.М. Мазуркин. Йошкар-Ола, 1994. - 348 с.

98. Ширнин Ю. А. Технология и оборудование лесопромышленных производств, ч. 1. Лесосечные работы Текст.: учебное пособие / Ю. А. Ширнин. М., МГУЛ, 2004. - 446 с.

99. Отраслевое тарифное соглашение по лесопромышленному комплексу Российской Федерации на 2000-2002 годы Текст. // Лесная газета, 2000, 11 февраля.

100. Александров В.А. Основы проектирования лесозаготовительных машин и оборудования Текст. / В.А. Александров, Я.М. Шестаков, Н.Р. Шоль, И.Н. Багаутдинов. Ухта: УГТУ, 2007. - 283 с.

101. Нормы выработки (времени) и расценки на основные и подготовительно-вспомогательные работы на лесозаготовках для предприятий «Коми-леспрома» Текст. Сыктывкар, 1988. - 402 с.

102. Положение о техническом обслуживании и ремонте машин и оборудования лесозаготовительной промышленности Текст. Химки, 1990. — 288 с.

103. Суетина Р.И. Экономика производства Текст.: методические указания / Р.И. Суетина. Ухта: УГТУ, 2000. - 38 с.

104. Тюкавин В.П. Повышение надёжности лесозаготовительной техники Текст. / В.П. Тюкавин, Ф.П. Попов. М.: Лесная промышленность, 1978. -168 с.

105. Цыгарова М.В. Технология и машины лесосечных работ Текст. / М.В. Цыгарова. Ухта: УГТУ, 2006. - 95 с.

106. Коломинова М.В. Таксация леса Текст.: учебное пособие / М.В. Коло-минова. Ухта: УГТУ, 2003. - 80 с.

107. Макаревич Л.М. Метод расчёта информационной нагрузки операторов лесосечных машин с целью её оптимизации Текст. / Л.М. Макаревич, A.A. Цветков // Вопросы машинизации лесосечных работ. Труды ЦНИИМЭ. Химки, 1979. - С. 65-79.