автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Снижение металлоемкости самоходной сучкорезной машины путем оптимизации конструкции элементов технологического оборудования

'•'9 0$

2 С.,

ЛЕНИНГРАДСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ С.М.КИРОВА

На правах рукописи ШКАЛЕНКО АДЩРЕй ИВАНОВИЧ

СНИИЕНИЕ МЕТАЛЛОЕЖОСШ САМОХОДНОЙ СУЧКОРЕЗНОЙ МАШИНЫ ШЛЕМ ОШИШЗАЦЙИ КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАШЯ

Сб.21.01 - Технология я малины лесного хозяйства и леоозаготовок

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ленинград - 1990

Г \ \ ' ' ** * *

Работа выполнена на кафедре технологии лесного машиностроения и ремонта ленинградской ордена Ленина лесотехнической академии имени С.М.Кирова.

Защита диссертации состоится " 25 " декабря 1990 г. б " II " часов на заседании специализированного совета К 063.50.05 в Ленинградской лесотехнической академии им.С.М.Кирова (194018, г.Ленинград, Институтский вер., 5, главное здание, зал заседаний).

С .'диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат.разослан "23" ноября 1990 года.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Андреев В.Н.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Кочегаров Б.Г. - кандидат технических наук, с.н.с. Кирюхия Г.Д.

Ведущее предприятие

Свердловский научно-исследовательский институт лесной про. мншленносги (СШШ1П)

Ученый секретарь специализированного совета

Гудцев Р.И

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОШ

Актуальность темы. В основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986-1990 года и на период до 2000 года особое внимание уделяется комплексной механизации труда на всех фазах лесозаготовительного производства. Так, на од-, ной из наиболее трудоемких операций - обрезке сучьев, предусматривается к 1995 году достигнуть уровня механизации порядка 80%. Однако повышение эффективности сучкорезных машин (С.М.), в частности типа ЛП-30Г и ЛП-ЗЗА, существенно сдерживается невысоким уровнем их надежности и технологичности, а также значительной металлоемкостью их технологического оборудования (Т.О.). По данным ЦНИИМз, достигнутый уровень надежности в 1,5-2,3 раза ниже значений расчетных показателей. Так, годовая выработка от расчетной за 1986 г. составила для ЛП-ЗОБ-56^, а для ЛП-33 - 39, Масса Т.О. самоходных С.М. составляет от 37% до 42$ от массы всей машины. Перечисленные недостатки присущи в определенной степени и другой лесозаготовительной технике, что объясняется слабым применением современных методов проектирования, основанных .. на учете вероятностной природы функционирования металлоконструкции СМ/К) и лирокоы использовании точных численных методов для определения напряженно-деформируемого состояния (ВДС) конструкций и реализуемых на различных классах ЭВМ.

Способы снижения массы и обеспечения надежности М/К противоречивы и многовариантны, поэтому для получения наиболее эффек-тивнух значений проектных параметров необходимогиспользовать научно-обоснованные методы оптимального проектирования (О.П.). Поиск оптимальных решений, обеспечивающих минимальную массу Т.О. при заданной надежности, может быть выполнен о использованием расчетных методов, учитывающих специфику конструкции Т.О. и условий функционирования С.М.

Цель работы.. Разработка совокупности теоретико-экспериментальных методов для оценки нагруженаости и оптимального проектирования элементов металлоконструкции технологического оборудования, обеспечиьалцей снижение металлоемкости при заданном уровне надежности.

Научная новизна. I. Сформулирована последовательность reo-

ретико-экспериментальных исследований, обеспечивающих анализ расчетных случаев натружения, а также получение их статистических характеристик. 2. Разработана и обоснована иерархическая процедура определения НДС М/К стрелы С.М. с использованием метода конечных элементов-(МКЗ), а также тип, семейство и порядок конечных элементов, обеспечивающих получение полной картины напряженного состояния с выявлением зон концентрации напряжений. 3. Разработана методика комплекса экспериментальных стендовых с использованием текзочувствигельных покрытий и эксплуатационных на двух типах С.М. исследований, позволявших получить необходимую информацию для целей О.П., а также подтвердить результаты машинного расчета ВДС. 4. Разарабогана методика и получены результаты вероятностно-статистической оптимизации с использованием коэффициента прочностной передаточной функции, а также проведен анализ его чувствительности к статистическим характеристикам геометрических параметров, гиду расчетного случая, характеристикам материалов и требуемому уровню надежности. Разработаны .. и обоснованы практические рекомендации по модернизации М/К стрелы, обеспечивающие снижение её массы при заданном уровне надежности.

Практическая ценность работы. Предложенная методика О.П. элементов Т.О. С.М. и математические модели в виде алгоритмов, реализуемых в программах, могут быть использованы в качестве модулей САПР сучкорезных машин. Их применение позволило улучшить качество и сократить сроки выполнения проектов. Результаты экспериментальных исследований-могут использоваться при проектировании аналогичных маашн и М/К, для устранения неблагоприятных . приемов нагружения С.М. Данные по демпфированию могут быть использованы, для снижения динамической нагружеяности С.М. Анализ чувствительности прочностной передаточной.функции и оптимальных решений может быть использован для модернизации М/К стрелы. Полученные рекомендации дают возможность детально изучить ВДС элементов М/К с выявлением опасных зон, сократить расход металлопроката при изготовлении.машин, повысить уровень их,надежности.

Реализация работы. Результаты исследований и обоснованные конструкторско-технологические рекомендации использованы на Свердловском заводе лесного машиностроения при создании и совер-'

аенствования С.М. М1-ЗЗА и ЛП-ЗЗБ.

Апробация работы.Результаты исследований и, разработанные на их основе, рекомендации отражены в научно-исследовательской работе "Исследование и внедрение метода вибрационной стабилизации сЕарных конструкций вместо термообработки (№ гос.рег.01.88. 00.18.589, 1988 г.), а также докладывались и обсуждались на ка-учно-технических конференциях КарНйШШа Сг.Петрозаводск, 1988 г.) СКШ;0 (г.Свердловск, 1988 г.), НПО "Силава" (г.Рига, 1968 г.) и на семинарах кафедры технологии лесного машиностроения и ремонта в 1987-1930 гг.

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 6 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, основных выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Общий объем работы 265 е., из них 179 с. машинописного текста, 99 рис., 45 табл., приложения ¿8 е., список литературы 139 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первом разделе проведен анализ проблем механизации обрезки сучьев, обзор работ, связанных с проектированием С.М. и посвященных использованию МКЭ для определения НДС конструкций.

Отмечено, что одной из самых трудоемких операций на лесозаготовках является операция обрезки сучьев. Поэтому, для лесозаготовительной промышленности СССР, США, Канады, Швеции и Финляндии характерно увеличение уровня механизации груда на этой операции. Отмечается тайке то, что с увеличением расстояния вывозки предпочтение отдаётся самоходным С.М. Анализ производственного опыта эксплуатации и изготовления машин типа ЛП-ЗОГ и УШ-ЗЗА показал, чго им присущ ряд недостатков: невысокий уровень надежности, значительная металлоемкость Т.О., низкая технологичность, растянутые сроки проектирования и доводки машины. Одним из основных элементов, влияющих на уровень качественных показателей ма-

шины в "целом, является МД Т.О. Сделан вывод, что совершенотвок вание: М/К Т.О. bobmojkho при использовании методов О.П., позволяющих сократить сроки разработки при автоматизации труда и повышении точности получаемых результатов. Рассмотрены вопросы проблем механизации обрезки сучьев за рубежом. Проведен анализ зарубежных образцов С.М. и тенденция их совершенствования.

Б разделе отражены особенности и подходы к проектированию Ы/К Т.О. С.М.,на основе анализа проведенных работ в ЦШИМэ и в других научных заведениях. Тан, следует отметить работы ряда авторов - Соколова В.Н., Неймана Г.А., Васильева И.Г., Кирвхина Г.Д., Андреева В.Н., Александрова Б.А., Баранова К.Н. и др.

Приводится краткий обзор существующих численных методов расчета ЦЦС сложных конструкций и делается вывод о том, что наиболее универсальным является МКЭ в форме метода перемещений, использующий принцип минимума потенциальной энергии. Рассматриваются подходы н расчету различных конструкций с использованием МКЭ.

С учетом сделанных выводов сформулирована цель и основные задачи диссертационной работы. Б заключение приводится общая последовательность О.П. U/K Т.О. самоходных С.М. с заданным .уровнем надежности, в соответствии с которой строится работа.

Во втором разделе проведен анализ технологического процесса обработки дерева С.М. с целью выделения наиболее неблагоприятных приемов и операций работы малины, влияющих на нагруженность М/К.

Для этого, для выделенных 12 случаев проводились предварительные прочностные расчеты от статически приложенных сил .для каждого случая нагружения. В результате выделены следующие неблагоприятные случаи: I. выделение хлыста из штабеля одновременным подъемом и поворотом стрелы, хлыст в рычагах сучкорезной головки (СГ); 2. выделение хлыста подъемом стрелы, захват у СГ, хлыст в рычагах захвата и СГ; 3. выделение хлыста одновременным подъемом и поворотом стрелы, хлыст в рычагах захвата и СГ; 4. выделение хлыста при одновременном его протаскивании; 5. укладка хлыста в штабель при упоре комля в препятствие. Первый и последний случай нагружения используются в дальнейшем как расчетные, а остальные - аварийные, для определения ВДС. Оценка нагруженнос-ги приведена из условия реализации гидроцилиндрами (Г.Ц.) С.М. максимальных усилий. Для выделенных случаев нагружений приводит-

ся подробный силовой анализ и даяние представлены в виде, необ- . ходимом для дальнейшего детального исследования ВДС М/К о использованием МКЭ. На рис.1 приведена схема приложения сил к М/К стрелы при нагружении Л 3.

Ъ третьем разделе обоснована необходимость проведения трех групп экспериментов: I. статические и эксплуатационные испыта-. ния С.М. ЛП-ЗОГ и ЛД-ЗЗА; 2. статические испытания с использованием тензочувствительннх хрупких покрытий; 3. испытания по выбору типа демпфирующих устройств для снижения гидроударов в системе подъема и поворота стрелы и механизма протаскивания.

Для каждого из испытаний изложены цель, задачи и методика их проведения. Проведена обработка и осуществлен анализ результатов испытаний. Испытания проводились ддя С.М. ЛП-ЗОГ (осень 1987 г.) - в статике на территории СМЗ (г.Сыктывкар), эксплуатационные - в условиях Студенецкого лесопункта Кылтовского ЛПХ (ВШО УКомилеспром"); для С.М. ЛП-ЗЗА - в статике на полигоне,. эксплуатационные на лесосеке Бисергского ЛПХ (ВШО "Свердлеспром") Характерными особенностями экспериментов являются расширенная статистика - для первого случая 100 точек, для второго - 158, при имитации различных типов нагружений, расширенные эксплуатационные испытания с использованием тензоооей, тензопальцев, тензоно-жей, датчиков давления, тахогенератора и 7 гензодатчиков на М/К стрелы. Основными задачами статических испытаний являлось получение информации о ВДС М/К с целью проверки адекватности расчетных

данных и правильности выбора расчетных случаев нагружения.

Для эксплуатационных испытаний ~ получение вероятностных характеристик внешних нагрузок и случайных процессов изменения напряжений в сечениях М/К, выявление причин возникновения динамических нагрузок в процессе функционирования С.Ы.

В качестве регистрирующей аппаратуры для статики использовался комплекс ЦМ-5, для эксплуатационных испытаний ЛП-ЗОГ -магнитограф TEAС R-260 и усилители HWS 3082, для ЛП-ЗЗА - осциллограф НО04 Ж и усилитель ТОДАЗ-3-OI. Обработка полученных статистических данных и проверка согласованности теоретических и экспериментальных законов распределений осуществлялась на ЕС ЭВМ 1060 по стандартным программам.

В результате исследований было установлено: I. расховдения между расчетными данными составило 8-12%; 2. законы распределения значений напряжений в сечениях стрелы близки к нормальным для операции выделения хлыста; 3. наиболее нагруженным является процесс выделения хлыста из штабеля подъемом и поворотом стрелы, вероятность появления этого приема для ЛП-ЗОГ - Р=0,8, а для ЛП-ЗЗА - Р«0,7. Наиболее неблагоприятным, аварийным режимом является совмещение операций выделения и протаскивания хлыста, вероятность появления Р=0,06; 4. коэффициенты динамичности для сечений стрелы С,М. находятся в пределах от 1,25 до 1,4; 5. основное влияние на динамическую нагруженность стрелы оказывают пуско-тормознне режимы, подъем и поворот стрелы, удар тележки в амортизаторы, изменение направления её движения и т.д.

Целью второй группы испытаний с использованием тензочувст-вительных покрытий (3JD и статического тензометрирования было получени ВДС опоры и стрелы ЛП-ЗЗА для проверки адекватности математических моделей.

Испытания проводились в цехе сборки С.М. ЛП-ЗЗА Свердловского завода лесного машиностроения. На основе анализа существующих типов ТЦ было использовано ТП. на канифольной основе по МР 150-85. При испытаниях применялось два типа покрытия: первоначально Jí 4 с порогом срабатывания в 90-100 МПа, а затем й 6 с порогом срабатывания в 60-70 Ша. Покрытие наносилось на подготовленную поверхность газопламенным напылением установкой УГПЛ» В процессе поддерживались стабильные атмосферные условия.

После нанесения покрытия'осуществлялось статическое нагруже-ние конструкции при имитации основных приемов работы С.М.

В результате было установлено: I. максимальные значения напряжений для опоры не превышают уровня в 65 МПа, а для стрелы - в 98 МПа; 2. наиболее нагруженными являются - для опоры зона верхнего кронштейна крепления колонны и лапы крепления опоры к раме трактора, а для стрелы - зоны центральной части и кронштейна подъема; 3. расхождение между результатами расчетов для тела стрелы составило 10$?, для узлов передачи усилий ^ 12-15^.

Целью третьей группы испытаний была проверка возможности снижения динамической нагруженноети Ы/К С.М. за счет снижения гидроударов в гидросистеме подъема и поворота стрелы, механизме протаскивания.

Для этого использовали ряд демпфирующих, устройств, тензо-датчики, датчики давления и комплект аппаратуры, используемой, ранее. Испытания проводились на С.М» Ш-ЗЗА на территории цеха сборки машин. Замер осуществлялся при имитации режимов работы С.М. без демпфера и с введением демпфера. В результате исследований было установлено: I. введение демпферов позволяет снизить пиковые значения давления в гидросистеме «s на 18^; 2. наиболее аффективно введение в гидросистему подъема и поворота стрелы демпфера типа пневмоцилиндра с дросселем, при этом время нарастания давления увеличивается в 8 раз и составляет 0,8 с; 3. для системы протаскивания демпфирование достигается путем изменения характеристик предохранительного клапана 510. 32.ЮА, при этом время нарастания давления увеличивается в 3 раза.

В четвертом разделе разработана методика "машинного" анализа ВДС М/К на основе МКЭ..

На первом этапе проводилось обоснование трехуровневой процедуры определения НДС, что вызвано необходимостью разбивки задачи на более мелкие, с целью повышения точности расчетов и учета особенностей элементов. На втором этапе кратко изложены основные положения МКЭ и алгоритмы определения ВДС конструкции о использованием стержневых, пластинчатых и объемных К.Э. На.третьем этапе рассматриваются особенности программного обеспечения.

Установлено, что задача определения Щ2 М/К с использованием ЙКЗ в итоге сеодится к выполнению определенных операций- над матрицами, составленными на основе алгоритмов, проведен анализ существующих вычислительных комплексов как СССР, так и зарубежных стран, реализующих МКЭ для различных ЭВМ. На основе задач исследования использовался рабочий модуль программного комплекса "CAS/^SIFTS ", реализованный на машинах IBMSf/~P$/4T и EC-I060, связанных интерфейсным устройством. Для удобства ввода и вывода информации использовался планшет, "мьшь", COLOR DDT -M/nVlX PÄEVTm-1550 и графопостроитель $QZVQj)ZiUQZ LnSbZUmBH

Работа с рабочим модулем Еедась в диалоговом режиме, для определения НДС М/К стрелы выбирался стержневой К.о. ßQQfl)-2 • Этот элемент воспринимает осевые, сдвигающие, изгибающие и крутящие нагрузки, учитывает влияние внецентренного растяжения-сжатия, а также геометрические характеристики реального сочония: размеры, моменты инерции, площади сдвига и' т.д. ъ кач<;сти>; осевого подкрепления использовался стержневой элемент .

Адекватность составленной модели реальной конструкции сйг от правильности выбора количества элементов, их длины и пиио-ты. Зто корректируется на основании результатов статических испытаний, полученных в предыдущем разделе.

В итоге было составлено две модели, каждая из которой состоит из 27 стержневых элементов: первая - для детального раиомотро-нкя правой части стрелы со стороны СГ, вторая - для рассмотрения левой части стрелы. Для каддого из нагрузкший определяется НДС М/К стрелы. Результаты получены графически в виде эпюр нормальных и касательных напряжений, действующих в ссчониях элементов. (рис.2). На основе этих данных вычислялись максимальные: иквипа-лентные напряжения в кадцом сечении стрелы для пыдкленных случаев нагружений.

Спределение ВДС центральной части, кронштейна подъема стрелы и кронштейна крепления СГ с использованием четырехугольного пластинчатого элемента Щ-А и шестигранного изопарамсгрического элемента 1-го порядка SLP-8. Для идеализации центральной части стрелы использовалось 640 элементов, для кронштейна - 590 элементов QB-4. Этот элемент имеет мембранную в плоскости и изгиб-ную жесткость, 4 узла и б степеней свободы, элемент SLP-8 -

Рис.4 Картина ЦЦС для модернизированной М/К узла

8 узлов, 3 степени свободы и одну тензоточку. На. рис.3 цри-веден пример идеализации центральной части стрелы К.Э. ¿18*4.

Результаты расчетов выводились таблично для каддого К.Э. и графически в виде линий уровней напряжений для узлов в целом. На основе анализа полученной картины ВДС конструкция дорабатывалась, для модернизированных конструкций проводилась идеализация и определение ВДС. Так, модернизированная М/К центральной части идеализировалась 330 К.Э. типа QB'4 и 200 элементами $1Л>-8, а кронатейн подъема стрелы - 528 К.Э. типа

Б результате получена картина ВДС конструкции узлов меньшей массы. На рис.4 представлена полученная картина ВДС для бокового листа модернизированной конструкции.

Б пятом разделе рассматривается постановка задачи БСО ВД/К Т.О. сучкорезных малдан, которая сводится к определению оптимальных с точки зрения*материалоемкости геометрических характеристик конструкции при заданном уровне надежности. Таким образом, задача сводится к обратной задаче ВСО.

Целевая функпия для М/К стрелы имеет вид

ы ■ в с

где р - плотность материала; £ - длина элемента; г - площадь

сечения L -го элемента и определяется для коробчатого сечения

Fi = 2~by(6c+hL) (2)

где § - толщина стенок ¿ -го сечения; $ - шрина сечения; - высота сечения. Областные ограничения для данной задачи ус тамавшваются ■ . на основании конструктивных соображений и требований эстетичности. Дри этом необходимо учесть условия требуемой надежности Ы/К

0<Рс(ХН 1 и ПШ)>Я2ТР (3)

где Jfy)- вероятность безотказной работы (ВЕР) £ -го сечения; Rprp- сушарная требуемая В5> всей Ы/К. Бторое ограничение является функциональным и нелинейным. Вероятность безотказной работы находится из условия

R=Pt%>Ö)=P(%-d)>0) С4)

^ 13

где (5 у и Q - случайные величины допускаемых и действующих " напряжений.

При составлении функции ограничений ВДС М/К представлялась в виде произведения коэффициента прочностной передаточной функции (КГШФ), характеризующей геометрические характеристики сечений, и обобщенной нагрузки

6 -K P (5)

Для случая одновременного действия в сечении продольной силы и изгибающих моментов коэффициент ППФ имеет вид

K = £ + <6>

где /fплощадь и моменты сопротивления сечения;

QytQg- значения экценгриситетов точки приложения обобщенной силы р , которая определяется из условия

где Hyftg- изменяются от 0 до 1/6 в зависимости от вида эпюр.

Так как ($, К » Р являются величинами случайными, то применяя разложение в ряд Тейлора для (5) получим

Мр-п1

тк ф ti-mHi.

TRsfflp/)pJf\i$^ соответственно, математические ожидания (МО) и среднеквадратичные отклонения (СКО) обобщенной силы и КППФ.

Из условия нормальности законов распределения у^ и tf вытекает выражение для определения ВЕР

где интегральная функция распределения, а

у _.

Из соотнол^ни^(8^ (9) математическое ожидание дня КГШФ будет иметь вид

Шнгт тс* H-lFWß(12)

~-Юб (8)

(Ш

тРН

. 14

где Уд\к>~ коэффициент вариации, действующего в сечении усилия и несущей способности конструкции. Далее на основании полученных вкше теоретических и экспериментальных данных определялись значения обобщенной силы ~ . С другой стороны, на основании геометрии сечения функция ограничения имеет вид

<"« +т>

где - расчетная передаточная функция, ограничиваемая ГПнпОТР определяемой из (12) и зависящей от задаваемой прочности материала [/¡¿^, надежности конструкции.

Как видно, задача формализуется в виде задачи нелинейного программирования и решается с использованием метода штрафных функций типа квадрата срезки. При реиении проводился анализ чувствительности Мццсяи оптимальных значений геометрических характеристик ЬД/К к изменению 171 ¿у % . ГПр•

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для решения задачи оптимального проектирования элементов» Т.О. самоходных С./Vi. целесообразным является использование совокупности теоретико-экспериментальных методов, характерными особенностями которой являются: I. выявление рас четно-экспериментальным путем случаев нагружения и их статистических характеристик; Ü. использование высокоточных методов расчета 1ЩС М/К. на базе ШЭ; 3. применение точных экспериментальных методов анализа ¡ЩС с использованием теязочувствительных покрытий; 4. применение методов ЬСО с использованием коэффициентов прочностных передаточных функций.

2. На основании анализа нагружения установлено, что наиболее неблагоприятным расчетным случаем является процесс выделе^ ния хлыста из штабеля подъемом и поворотом стрелы, вероятность аоявления этого приема для ЛП-ЗОГ - Р=0,8, а для Щ-ЗЗА - Р=0,7. Наиболее неблагоприятным, аварийным режимом является совмещение операций выделения и протаскивания, вероятность появления для С.М. - Р=0,06.

3. Исходя из общей последовательности теоретико-эксперимен-

тальных исследований, целесообразным является проведение трех групп экспериментов: I. статические и эксплуатационные для лП-ЗОГ и Ш-ЗЗА; 2, с использованием Т.П.; 3. по оценке влияния веодимых демпфирующих устройств.

Pia основании статистической обработки эксперимента установлено, что

а) в течение цикла работы процесс нестационарен, однако при рассмотрении максимальных случайных величин напряжений по-операционно позволяет изменить понятие реализации и свести процесс к стационарному. Так, для выделенных сечений стрелы затон изменения напряжений для расчетного случая близок к нормальному;

б) коэффициенты динамичности в сечениях стрелы С.М. для расчетного случая лежат в пределах от 1,25 до 1,4. Существенный вклад в динамическую нагруженность оказывают луско-тормозные режимы, подъем и поворот стрелы, изменение направления перемещения тележки, удар в амортизаторы её и др.;

в) наиболее нагруженными для опоры являются зоны: верхнего кронштейна крепления колонны и лапы крепления опоры к раме, максимальные напряжения 65 МПа, а для стрелы - зоны центральной ее части и кронштейна подъема, максимальные напряжения г» 98 МПа;

г) аффективным способом снижения пиковых нагрузок является введение в гидросистему подъема и поворота стрелы демпфера типа пневмоцилиндра с дросселем - время нарастания давления увеличилось в 8 раз, а для механизма протаскивания - предохранительного клапана с измененными характеристиками, время" нарастания давления увеличилось в 3 раза.

4. Для определения ВДС с использованием МКЗ целесообразным является применение алгоритмов на основе трехуровневой процедуры расчета и её реализация с помощью программного комплекса "С>Ш /GIFTS, позволяющего получить высокую точность результат-, тов (для основного тела стрелы до ICSS, для узлов передачи усилий до 12-15%), а также практические рекомендации по модернизации конструкции нековрых сечений и узлов передачи усилий. Конкретное применение этих рекомендаций позволит снизить максимальные значения напряжений на 7-10?? и, соответственно, массу конструкции примерно яа 25-305?. .

5. При постановке и формализации задачи вероятностно-статистической оптимизации целесообразно использовать представление напряженного состояния в виде произведения коэффициента прочностной передаточной функции и обобщенной нагрузки, позво-' лшцее сравнительно легко получить вероятностные зависимости' статистических характеристик сечений (М.О. и СКО) от соответствующих случайных величин, характеризующих их геометрию, а также уравнение ограничений, связывающее уровень надежности со случайными величинами, характеризующими прочность металла и действующие нагрузки. В качестве метода оптимизации предлагается использовать метод.штрафной функции в виде квадрата срезки.

6. На основании результатов оптимизации установлено, что

а) при постоянной ширине стрелы, вызванной технологическими соображениями, целесообразным является уменьшение толщины стенок в сечениях узлов передачи усилий с 16 мм до 12 мм и высоты сечения на кО мм;

. б) возможным путем снижения металлоемкости является изготовление различных участков стрелы из различных марок стали. Так, для участков узлов целесообразным будет использовать сталь 14ХШ«Р, а для основного тела стрелы - сталь 10.ХСВД;

в) анализ чувствительности оптимальных решений показал, что наибольшее влияние на снижение металлоемкости оказывает по-вьшение прочности материала, при этом большая чувствительность наблюдается для участка мевду узлами, меньшая - для участка вблизи сучкорезной головки;

г) целесообразно введение различных демпфирующих устройств, так, при снижении коэффициента дианмичности с 1,4 до 1,0 вес конструкции уменьшается на 35%;

д) за счет получения оптимальных.геометрических характеристик стрелы при использовании того же материала снижение металлоемкости составляет-19$.

7. .экономический эффект от применения разработанных методов, а также внедрения научно-обоснованных практических рекомендаций, позволивших снизить металлоемкость конструкции, а также сократить время ОКР составляет.14200 рублей.

материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Исследование нагруженноети металлоконструкции передвижной сучкорезной машины // Вклад колодах учёных и специалистов

в осуществление комплексной механизации и' автоматизации лесосечных и нижнескладских работ. Тез.докл.научно-техн.облает,конференции .. - Свердловск, 1988. - С. 38-40

2. Особенности проектного анализа автоматизированных манипуляторов лесопромышленных предприятий // Вклад молодых ученых и специалистов в осуществление комплексной механизации и автоматизации лесосечных и нижнескладских работ. Тез.докл.научно- • техн.облает.конференции. - Свердловск, 1988, - С. 41-43 - -.' ■

3. Экспериментальные исследования нагруженности металлокон-" струкции передвижной сучкорезной малины // Тез.докл.респуб., на-учно-практ.яонференции "Научно-технический прогресс на предпри.4- .. ятиях лесокойплекоа Карелии. - Ьетрозаводск, I9B8. - С. 49

4. Исследование нагрувеняоети элементов сучкорезной машины при реиении задач рационального управления механизмом протаскивания // Тез.докл.научно-техн.конференции "Автоматизация в лесном машиностроении" - Саласпилс, 1988. - С. IS

5. Снижение металлоёмкости технологического оборудования лесных машин. - Ь сб.: йкеллуагация лесовозного подвижного состава. - Свердловск; УЛТИ, 1988. - С. 96-103 (в соавторстве)

6. Экспериментальные исследования напряженного состояния металлоконструкции передвижной сучкорезной машины. - 13 сб.: Эксплуатация подвижного, состава." г Свердловск: УЛТИ, 1989, С.29-33 ( в соавторстве). . . .

Бросим принять участие в работе специализированного совета • К 063.50.05 или прислать Ваи отзыв на автореферат в .двух экземплярах с заверенными подписями по адресу: I940I8, Ленинград, Институтский пер., 5, Лесотехническая акадешя, Ученый.совет..

Подписано в печать с оригинал-макета 19.11.90.

Формат 60x90 I/I6. Бумага оберточная. Печать офсетная. Изд.*62.

Уч.-изд.л. 1,0. Печ.л. 1,0. Тирак 100 экз..Заказ» 177.

Бесплатно.

_____Рв£агащ0Ш0-издательс1®й_02дал_^2А__________

Подразделение оперативной полиграфии ЛТА. 194018.Ленинград, Институтский пер., 3.