автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Совершенствование машин манипуляторного типа для сортиментной заготовки древесины

ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕИШЕСШ АКАДЕМИЯ

Р Г ь 01 правах рук0™011

2 1} 4ГР ,Ж®® Вик,Г0Р Григорьевич

СОВЕНПЕНСТВОВАШЕ ШИШ 1ШИЕШТОРНОГО ТИПА ДНЯ СОРТИМЕНТНОЙ ЗАГОТОВКИ ДРЕВЕСИНЫ

05.21.01 - Технология и машины лесного хозяйстйа и. лесозаготовок

Диссертация

в виде научного доклада на соискание учёной степени кандидата, технических наук

Воронен - 1995

Работа выполнена на кафедра "Детали машин и инженерная графика" Воронежской государственной лесотехнической академии

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор,

член-коррзспонденг НКА РФ, Карамышев В.Р.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Свиридов Л.Т.

- кандидат технических наук, заслуженный машиностроитель, член-корреспондент АЕН.РФ Прохоров Л.Н.

Ведущая организация - АО "Майкопский машиностроительный

завод", 352700, г.Майкоп, Республика Адыгея, ул.Пушкина, 175

Защита состоится 1?. мяя 1995 г. в тп часов на заседании диссертационного совета Д 064.06.01 при Воронежской государственной лесотехнической академии по адресу: -394613, г,Воронеж, ул.Тимирязева, 8( ауд. 118

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке Воронежской Государственной лесотехнической академии.

Диссертация в виде научного доклада разослана " ¡3" ¿¿-¡¿/¿а1 ,с* 1ЭЭ5г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук,

профессор, академик ЖА РФ '"«'Т' ^ ■— В.К.Курьянов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Лесозаготовительшй процесс в России характеризуется разнообразием природных условий и сырьевой базы. Поэтому системой машин для комплексной механизации лесо-, заготовительного производства предусмотрено более 270 наименований машин и оборудования. При этом основная технология - за-, готовка хлыстов на лесосеке с последующей их разделкой на нижних складах. Такому технологическому процессу присущи не только значительные затраты, связанные с переместительными операция}® деревьев, хлыстов и сортиментов, но и отрицательное влияние на окружающую среду за счет использования на лесосеке большого количества одноояеращгошых (частично двухоперацион-ных) лесозаготовительных машш, имеющих значительную массу и, как правило, гусеничную базу.

В условиях резкого сохранения объемов лесозаготовок в достаточно освоенных районах с густой сетью дорог общего пользования наиболее перспективной является сорташентная заготовка древесины, осуществляемая лесозаготовительными машинами мани-пуляторного типа.

Вопросам обоснования, создания и внедрения в производство лесозаготовительных машин манипуляторного типа для сортиментной заготовки древесины посвящены работы А,А.Ллександррва, П.И.Аболя, Н.И.АлъФерьева, И.М.Бартенева, Й.А.Беха, Г.К.Виногорова, Н.Т.Го-нчаренко, В'Д.Довжика, К.К.Демша, Я.И.Егорова, И.К.Иевиня и др., в которых достаточно глубоко проведены исследования по созданию специального лесопромышленного колесного трактора, обоснованы схемы машин маяипуляторного типа на гусеничной базе и на базе лесопромышленного колесного трактора, разработаны методы ОН манипуляторов. Однако, в свете' накопленных; научных данных-и требований к лесозаготовительным машинам, в т.ч. лесоводствен-но-экологических, отсутствия производства колесных лесопромышленных тракторов возникла необходимой пересмотреть и заново оценить существующие подходы к параметрам, построению конструкций и производству машин канипуляторного типа для сортшзнт-ной заготовки древосипы. .

Цель роботы. Совершенствование машин манзшуляторного типа для сортиментной заготовки древесины, направленное на их соответствие леооводственко-эколошчоашм требсганиян, пошмение

технического уровня и эффективности лесозаготовительного производства.

' Задачи исследований г

- провести технико-экономическое обоснование сортиментной заготовки древесины на лесосоке;

- выявить теоретические и практические рекомендации ¡¡ля обоснования основных параметров машин и принципы построения юс конструкций

- обосновать и разработать унифицированный ряд гидравлических манипуляторов - основного модуля мазшн и методику аналитического исследования кинематика иакипуляторов с использованием ЭВМ;

- определить рациональный тип гидрораспределители и материал для втулок шарнирных соединений, обеспечивающий работоспособность узла в объеме ресурса манипулятора;

- разработать и поставить на производство реальные конструкции гидравлических манипуляторов унифицированного ряда и отдельные . машина шнипудяторного типа.

.Объект» и методы исследований. Объектом исследований явились экспериментальные и опытные образцы лесозаготовительных машин и гидравллчоских манипуляторов.

В основу решения задач положены теоретические и экспериментальные метода исследований, конструктивные разработки машин и их испытания, определение параметров, режимов работы, напряжений и деформаций с использованием тензоь'етрирования и ЭВГ.;, обработка дзшшх методом статистика! на ЭВМ, специально разработанные стенды*

Достоверность выводов и результатов исследований. Достоверность полученных выводов и результатов исследований обусловлена примоиением современных методов испытаний, высокой точностью' ■экспериментальных величин и широким внедрением разработок в производство.

Нлу.'ная новизна. Разработаны три размерные группа машин манилуляторного типа для сортиментной заготовки древесины, построенные по принципу модульного проектирования, и обоснованы их параметры; разработан унифицированный ряд гидравллчоских манипуляторов и методика аналитического расчета ¡:х кинематики на ЭВ!:,; разработаны, освоены промышленностью и внедрены в производство гидравлические манипуляторы унифицированного ряда и отдельные машины ыанипуляторного типа, техническая новизна которых защищена авторскими свидетельствами.

Практическая ценность и реализация работы.Научные и практические положения, . отраяенные в опубликованных работах и настоящей диссертации, явятся основой для создания новых более эффективных лесозаготовительных машин манипуляторного тила для .сортшлентной заготовки древесины. Они нашли практическое применение при- разработке: гидравлических манипуляторов с грузовым моментом 30 - ПО кН»м, шпускаемых рядом заводов подотрасли лесного машиностроения,, входящих в систему АО "Лесмаш"; машины погрузочно-транспортной (форвардер) ЛТ-1ВЭ, выпускаемой АО "Ремоктно-механпческий завод", г.Петрозаводск; валочно-суч-^юрезяо-раскряжевочяой маашш (харвестер;) ЛП-63, изготовление которой осуществлено в 1994 г. на АО "Коммунар", г .Пермь; ва-лочно-пакетирумцей машины для работы в культурах ЛП-61, опытный образец которой изготовлен в 1994 -г. и испытания которого будут закончены в 1995 гбду.

Апробация работы. Материалы исследований докладывались на Научно-техническом Совете Минстройдориаша в 1983-1989 г.п, на научно-техничесхдай конференции Белорусского технологического института в 1991 г.,. научной конференции ППС .ВГДТА в 1995 г., научно-технической конференции, организованной Мййстёрством охраны окружающей среды и природных ресурсов Р о ¡¿публики Адыгея в 1995 г., - на расширенном заседании кафедры деталей машин и инженерной графики ВГЛТА в 1995 г., на ооведанййх различного уровня, проводимых Минлеспроыом СССР и ВПКИлеЬЬйШ в 1982-1994гг.

За' научные разработки и их практическое вйэдфйвие на машиностроительных заводах подотрасли лесного машиностроения соис-' катель удостоен звания "Лучший изобретатель Шкстройдориат", награжден мадалпми ВДНХ СССР-.

Публикация работ. Результаты научных йе&ШДсШ§Шй, на основании которых подготовлена диссертация в йй#ё ййЗРЧйьго' доклада, опубликованы в 46 работах, включая 25 йзЬврвШШЙ.

■ На защиту выносятся:

- три размерные группы машин, построенное йв' В^ВЦйЩг модульно-' го проектирования, и их основные параШ1рн1

- ущфщированщй ряд гидравлических Мййш1улй¥0]р0в Дня машин шиипуляторного типа;

- метод аналитического расчета йшкшаФйка ШНШулятора о использованием ЗШ|

- результати экспериментальна исследований Пщрорэ определите-

лей в составе манипуляторов и ширниршх соединении манипуляторов;

- технические решения, защищенные авторскими свидетельствами, положенные в основу конструкций гидравлических манипуляторов и отдельных машин манпяуляторного типа.

ОСНОШСЁ СОДЕЕЙНИЕ РАБОШ

То;:шп:о-вкономическоо обоснование сорткмонтнон заготовки дредссшш на лесосеке

■ Обоснование сорткиентной заготовки древесины машинами ма-шшуляторкого типа пополнено пршениташьло к условиям лесозаготовок в Европейском регионе и частично для Урала и опубликовано в одной из работ /16/.

За базу принято предприятие с объемом лессзаготовок 200 тыс.1,13 в год со средним объемом хлыста 0,22-0,30 м3.

Обоснование выполнено с учетом требований "Общесоюзных норм технологического проектирования лесозаготовительных предприятий. Часть I", утвервденяшс приказом Минлесдрома СССР от 14 августа 1980 г, Ji> 170.

В качестве базового варианта принята система машин, обеспечивающая заготовку леса в хлыстах Ш1.1.2.66 (кашка валочно-пакетируыдая ДЛ-19, агрегат трелевочник ЛТ-154А, маиина сучкорезная ЛП-ЗСБ, лесопогрузчик 1Ш-1В), вывозку, хлыстов да нвкнаЦ склад ЛП.2,2.01 • {автомобиль MA3-5QSA, пр!щеп-роспуск ГКБ-9383), раскряжевку хлыстов на шшюм складе Ш1.3.2.02 (дерегрузчзш хлыстов JIT-62A. установка раскряжевочная Д0-25С, лесотранспортер ЛТ-86Б, кран грузоподъемностью 49-98 кН) .

Б качестве нового варианта.(заготовка сортиментов непосредственно на лесосеке и вывоз сортиментов потребителю или к месту погрузки в вагоны) принимаются: валочно-Оучкорезно-раск-ряжевочная машина (харвестер), догруз очно-транспортная машина (форвардер), сорткментовоз на базе автомобиля КамАЭ-53212 с гидравлическим манипулятором, прицеп ГКБ-8352 у. кран для погрузки в вагоны.

Каяиталрвпогйния до базовому и новому вариантам (в ценах; яо' состоянии на 01.07.92-г.) составят соответственно 135070 и 155586 тысяч рублей, а эксплуатационные затраты - соответственно 35856 и 29I8I тысяч рублей.

Срок окупаемости дополнительных капиталовложений определяется по оюрмуло

■ Г = (I)

где ri, и '<-2- каяиталоадо.'эдния базового и нового вариантов соответственно; С/ и Сг _ эксплуатационные затраты базового и нового вариантов соответственно.

Срок окупаемости дополнлтельшх капиталовложений составляет 3,07 года и достигается экономией эксплуатационных затрат.

Одновременно достигается лесоводствекшй и экологический эффекты, заключающиеся в том, что на вырубленных с помощью рассмотренных выше машин площадях сохраняется подрост, ликвидируются погрузочные шдагдцкп, за счет использования колесной базы и манипулятор значительно ут-леныдаотся уплотнение почви и se" снос, происходит естествонноо восстановление леса.

Обоснование, разгд.ршх групп машин и их основных параметров.

В основу разработки размерных групп машин и обоснования их основных параметров полошена совокупность следующих теоретических и практических предпосылок: лесоводственно-экологические требования к технологическим процессам лесосечных работ; параметры расчетного дорога п природно-климатические условия применительно к лесозаготовительным районам - Европейский регион и частично Урал; результаты эксплуатации лесозаготовительннх ма-г.шн производства Швеции н Финляндии, а также лесозаготовительных машн пашыуляторного типа отечественного производства; результаты работ по обоснованию параметров сучкорезно-раскряже-вочшх органов, скошо нова иных fe едином узле с протаскивающим механизмом, рззкерннх групп сучкорезных машин, требований к гидравлическим манипуляторам для лесозаготовительных наши гла-шшуляторного типа, а таго:е конструкторские работы, посвящен-;ше созданию реалъшх конструкций лесозаготовительных' машин мшпшуяяа орного тала /1-3, 5,6,8,10-15,19,22-39/.

Установлены три размерных грушш машн, при этом первая размерная группа машн предназначена,в основном, для работа на проходных рубках, а две другие - дая рубок .главного пользования

На основании обработки статистического материала с оомощья регрессивного пнахлзо получено уравнение регрессии, определяющее зависимость мопуюсти фзрвзрдера от его кассн:

//= 4,0 f 0,0038 m (2)

где л/- мощность, кВт; /т?- масса, включающая собственную массу базовой машины с технологическим оборудованием и массу пере-т возимых сортиментов, кг. Высокое значение-коэффщиента корреляции (0,94) указывает на тесную связь мо;.;ду рассматриваемыми параметрами. Зависимость носит практически линейный характер.

Основные параметры машин представлены в табл. I.

Таблица I

Основные параметры машин

Наименование основных параметров

Норма для размерной

I •' П ! 1 11 1 Ш

I. Харвестер

1,1. База * •

1.1.1. Мощность двигателя,кВт,не менее 43 73 III

1.1.2. Удельное давление на грунт,кПа, не более 50

1.2. Валочно-су-чкорезно-раскрк^овочная головка ■

1.2.1. Максимальный диаметр срезаемого дерева в месте дрошшэ, см 25 40 50

1.2.2. Скорость подачи,м/с,в пределах 0 -3 0-4 . 0-4

1.2.3. Усшше подачи, кН,максимальное 15 20' 28

1.2.4. Конструктивная масса,кг,не более 350 500 720

1.3. Манипулятор.

1.3.1. ГрузовоЛ момент,кН«ы,не менее 40 70 НО

1.3.2. Максимальный вылет,М 6,5 9 10

1.3.3. Момент поворота в горизонтальной плоскости,кН.м,не менее 14 18 25

2. Форвардер

2.1. База

2.1.1. Мощность двигателя,кВт,не менее 43 73 III'

2.1.2. Грузоподъемность,т, по менее 5,0 9,0 14,0

2.1.3. Коэфйшдент отношения грузоподъемности ¡^конструктивной массе базы I

2.1.4. Удельное давление на грунт,гЛа, не более 50

2.2. Манипулятор 2.2.1. Грузовой Мслонт, кН*и 2.2.2. Максимальный вылет, м 40 6,5 70 7,6|9,0 НО 7,2;10

2.2.3. Момент поворота в горизонтальной плоскости, кК*м, яе менее 14 18 25

- 9 -

МАШИНЫ МАНИПУЛЯТ 0_Р -НОГО ТИПА

■М О ДУЛИ-

X А Р В Е С ТЕ Р

ФОРВАРДЕ?

Рис. I, Машшш машпулятррного. типа и модуля для их агрегатирования.

1-доредиий модуль колёсного сельскохозяйственного трактора ;

2-тзндемная тележка с укороченной рамой для харвестеря; З-залочно-сутао-разно-раскрялёвочная головка", 4-састе-ш управления л авгс.чатшш; 5-тэндем-ная телелка с удлинённой рамой ддя $ор-вардера; 6-макилулятор; 7-рабочий- орган для работы с сортиментами.

315

о)Н о

Построение конструкции маалн манппуляторного типа.

С целью сокращения сроков разработки, постановки на производство, а'тагс.:е уменьшения эксплуатационных затрат в основу построения конструкции заложен модульный принцип.проектирования /4,7/.

Машны тыдоразмерного ряда включают в себя базу и технологическое оборудование. Учитывая отсутствие в России специальной лесной колесной базы, одним из путей ее создания кокет бить оптимальное сочетание переднего модуля отечественных колесных сельскохозяйственных тракторов класса тяги 5-30 кН и тандемноп телеикд соответственно на 5, 3 и 14 т грузоподъемности.

На рис. I показана схема агрегатирования машин из модулей. Эта схема легла в основу разработки.« постановки на производство первого отечественного йорвардера первой размерно:! груши ЛТ-189 с колесной формулой 6x6, выпускаемого АО."Рсмонтно-меха-нпческий завод", г.Пэтрозаводск. По этой ;г.е схеме в 1394 г. ■5ыразработаю документация, а Перкским АО "Коммунар" нэго- • тошш образец ха рее стера, шшодноншй на базе серийных шдулей.

УщкТ-пцировашмй ряд уидрагличесикх мпнипуляторог для лесозаготовительных уажн манппулкторкого .типа

Б соответствии с установленными дара мэтра ми машин к лроз&е-денными работами /6,8,9/ разработан уявйшцфоьаиш!': рэд гидравлически: манипуляторов, включаигций три размерных груяяи. Зависимость" ьасск манипулятора от его параметров мо;:-;ст бить вираче-на уравнением регрессии Ю =-193,43+13,65М+7ь ,65 Ь (3) ■

где П?-конструктивная масса манипулятора, кг; М - гр>зовоГ. момент (брутто), кН»ы; Ь - ьвкспмалышй ыдлег, м. Высокое зпйч'ыю кезд-.шдокхов корреляции СО,34. и 0,8) указывает на юовуп связь шзду рассматриваемыми параметра.;;!.

Осаовшв яараметрц уш^тщцроЕапяого ряда тадрозгшчес1хх манипуляторов представлены в табл.2,

Т=бл::1?. 2

Основные параметры манипуляторов

Нанмопокшио основных параметров

для разквр-'

• 1-г.-'} -пг^.гнг:'!

1. Грузовой момент (кетто^кН-м, по. менее

2, Шкспмачьшй вшшт, м

-!-:-

40 ■ 70 110

Продолжение табл.2

(Норма для размерной

1 , группы__

II! П ! Ш

Наименование основных параметров

- 3. Момент поворота в горизонтальной плоскости, кН•м, не менее

4. Угол поворота в горизонтальной плоскости, градус, в пределах

5. Номинальная потребляемая мощность,кВт

6. Конструктивная касса, кг, не более

14

18

25

380 - 400 ■16 30 46 1000 1700 2400

Кинематический расчет манипулятора

Кинематический расчет манипулятора /18/ сводится к оптимальной установке гидроцилиндров стрелы и рукояти применительно к выбранной схеме манипулятора. ,

С этой целью разработана методика, а на ее основе - программа расчета на ЭВМ, обеспечивающая аналитический расчет и функциональный анализ кинематической схемы.

Установка пс,роцилиндра стрелы Исходные данные для расчета (Рис. 2): угол подъема

оси стрелы-над гори-V зонтом в начальном по-

ложении, градус; Й*'-утол подъема оси стрелы над горизонтом в конечном.положении, градус;Ьс^Ьр- длина-стрелы и рукояти (соответственно) , м; М -грузовой момент манипулятора, кН*м; с!ь Ь -расстояние до точки крепления гидроцшшндра на стреле от оси-стрелы и от корневого шарнира (точна "О"),м; ДI- ' шаг приращения параметра Ь , м; Зк- начальное и конечное (минимальное и максимальное) неКосовос

С

Рис.2. Схема уста повет гидроцилиндра стрелы

расстояние гидроцилиндра стрелы, м; ¿/- диаметр поршня гидро. цйлщдра, м; И - количество гидроциливдров; /Р/ - допускаемое давление в гидросистеме, МПа.

Выходные данные: Ус>Ус~ координаты точки "С", м: р

V - ^ £ У*

у- _ //V- &-У«) »</> -(/»(4>

о. ^

гг - текущее значение давления в гидроцилиндре, МПа:

р. = .. Г,с / = >

1 1 Чь'с' ¿Г (5)

где угол наклона стрелы над горизонтом в твкуцем положении, градус' , ■/■/-'

Критерий существования Д/с - Д н ^ /</< ' (6)

Установка гидроцшшвдра рукояти

а/

^ и

N

Рис.3. Схема.установки гидроцилиндра рукояти

Исходные данные для расчета (рис. 3): начальное и

конечное (минимальное и максимальное) кежосевое расстояние гидроцшшвдра рукояти, м; Ъ, с! - диаметр поршня и штока гвдроци-лшщра, м; с//, ¿/г, ¿г.- координаты крепления тадроцилпддра к стреле, м; йн, йи - углы давления в начальном и конечно;.: положениях (углы меаду направлением усилия гвдроцидшздра и касательной к траектории конца штока), градус; /Р/ - допускаемое

давление в гидросистеме, грузовой момент,приходящийся

на рукоять* кН«м;[У- угол между начальным и конечным положениям! рукояти, градус;^- угол, характеризующий конструкцию рукояти.

Выходные данные: О/- ордината точки крепления .гидроцилиндра на кронштейне стрелы, м: г ¿г <■/^ к (7)

67/ - длина коромысла, м: Д Г^Л ^ ,ру

¿2- длина шатуна, м: 'д = /(У*-у;*- О)

где^и^- ординаты, точки "7)" в начальном положении, м; X и У"- ординаты-точки в начальном псшшнии, м. Мщ- момент, создаваемый гадродалиндром рукояти при работе штоковой полостью, кН«м: ^ _ ^ . ¿Л* (10)

С - межосевое расотояше гидроцшшвдра в текущем положешш, м:

¿гЫ^гЧ^МгУг)*- (Ц)

х'де л г и Ут- ординаты точки "А/п в текущем полоясении, м.

Критерий существования: £ г ^ £ к ' (I?)

На ркс.4 представлена блок-схема алгоритма расчета.

Выбор типа гидрошспределителя

С целью количественной и качественной оценки изменения давления в гидросистеме и напряжения в металлоконструкции манипулятора исследованы три типа гвдрораспрадслителей: с электрогидравлическим управлением (пропорциональный); с ручным управлением; с электрическим управлением (электродискретный).

Наиболее тяжелые резимы нагрунений металлоконструкции манипулятора и его гидропривода наблюдаются в моменты луска и остановки. При этом металлоконструкция подвергается затухающим циклическим нагрузкам, обусловленные относительно небольшой лсест-.костью конструкции. Поэтому одна из важных задач гидропривода - стабилизация переходных процессов в момент включения и остановы: рабочих элементов манипулятора.

Исследования проведены при работа стрелы, рукоятилг повороте манипулятора в горизонтальной плоскости при использовании вышеуказанных типов гвдрораопределителе!". ,

При проведении исследований использованы: стенд испытательный, усилитель Ь-АНЧ-7М, осциллограф К-1Г7, датчики давления АГЫ-50 и Ш-100,тензодагшки ШТ-450,манометр Ш-ВЛ-25Ша-2,5, тахометр Т410-Р, расходомер (гидромотор 210.16.13.,.).

.Результаты исследований (рис.5,6,7) показывают, что при переходных процессах в зависимости от используемого типа гидрораспределителя давление в гвдроцшшвдрах и напряжение в металлоконструкции стрелы и рукояти манипулятора увеличиваются относительно номинальных значений на 15-30$.

Рис. 5. Элехтропролорцио-нальный режим управления

Рис. 6. Ручной режим управления

QCTaH.flB.ifd

о.

№ 3

€0 г

ио 4

го

1

$

мм

Рис.7. Электродиокретный репим управления • ■

Рис.8. Характеристика пропорциональности гидрораспределителей с ручним управлением при Рном.=1бШа:

определителя

2-для парораспределителя Р-116;

3-для парораспределителя

При использовании гидрораспределителей с ручным типом управления большое значение имеет характеристика их лропорцио-. дальности при номинальном давлении, обеспечиваемая ходом золотника (рис.8). Установлено, что ход золотника 2 мм обзспечивает-достаточный уровень пропорциональности ручного парораспределителя. Гкдрораспредедители с электрическим управлением (злекгро-дискретные) не могут бить использованы в управлении манипуляторами.

Исследование иарцитшх соединений гидравлических манипуляторов

Одним из слабых узлов гидравлических манипуляторов, определяющих их ресурс, являются шарнирные соединения, выполненные, как правило, в виде подвижного соединекия ось-втулка.

Исследования шарнирных соединений /17/ проведены применительно к известным антифрикционным материалам: полиамид ПА66-1-Л-У40 ТУ 6.06.25-86, капролон "В" графионаполнеяный ТУ 6.05.988-87, полиамид ДА6Ю ГОСТ 10589-87, бронза БРАН-9-4 ГОСТ 18175-88.

Для проведения исследований разработан и изготовлен специальный "испытательный роликовый стенд, на.котором шарнирное соединение работало в режиме, аналогичном режиму его работа в составе манипулятора: угол качания - 50°, частота вращения 2,8 шн-1, удельная нагрузка - до 40 МПа.

Конструкция стенда обеспечивала контролируемую нагрузку на роликовую пару с исследуеыши" шарнирными соединениями," необходимый угол качания и частоту вращения с помощью криЕошипно-качательного механизма.

Исследования проводились на основании следующих технических требований к шарнирным соединениям: •

- обеспечение работоспособности в течение заданного ресурса манипулятора, не менее 10000 ч;

- зазор в сопряжении ось-втулка в процессе работы узла не должен превышать 1% от номинального диаметра оси;

- материал оси - сталь 401, твердость поверхности трения 50...54 118с, шероховатость поверхнцсти оси, сопрягаемой с внутренним диаметром втулки Ка 0,8;

- трущиеся поверхности работают без смазки или разовой сказке при установке бронзовых втулок.

Ускорение испытаний достигалось за счет: сокращения длительности цикла, увеличения удельной нагрузки, исключения холостого хода. Коэффициент ускорения испытания составил 53,93.

■ Количество испытываемых втулок - по 4 шт. каздого типораз-. мера (050, 070, 090) из выбранных материалов.

Ресурс шарнирного соединения в часах машинного времени работы манипулятора определялся:.

Т - ------- " (13)

(

где//- количество'отработашшх на стенде циклов; длительность цикла на стенде, с;/Су - коэффициент ускорения испытаний.

Установлено, что предельного износа втулки из полиамида ПА 65-1-Л-У40 достигли через 10235 ч, из кацролона "Б" графи то-напдлнешого - через Э400 ч, аолиашда ПА610 - через 1690ч, бронзы ШЖ-9-4 - через 4000 ч.

Учитывая лучше литьевые качества полиамида ЕА66-1-Л-У40 в сравнении с капролоном "В" при производстве втулок на термо-щаставтоматах, к серийному производству рекомендованы втулки из полиамида ПА66-1-1-У40. Экономический зфдокт от замены бронзовых втулок составил 53. клд.рублей на 100 шт. произведенных манипуляторов в ценах 1933 года..

Характеристики конструкций я параметров унифицированных манипуляторов и машин манипуляторного типа, созданных с участием-автора, и оценка эффективности их использования

Практической реализацией результатов теоретических исследований является ряд работ /8,10,20,3£,43,44,45,46/, посвященных непосредственной разработке и созданию конструкций унифицированных манипуляторов п машин манипуляторного топа, освоенных идя подлолаких освоению на машиностроительных заводах подотраслз лесного машиностроения, входящих- в систему АО "Лесмаш".

Конструзарш унифицированных манипуляторов предусматривает различные исполнения с целью возможности их установки на различные базовые машины. Используются оригинальные конструкторс-1ше решения по исполнению опорно-стояночного устройства, механизма подвески рабочего органа, механизма привода рукояти, защищенные авторскими свидетельствам. По размерном группам пуляторы унифицированы по следуюцга признакам: конструктивному исполнению, технологии изготовления, применяешь материала» л комплектувдпм изделиям,!, рабочим органам.

В табл.-З пред дга злена техническая характеристика униТлцп-рованных манипуляторов, в т.ч. для машин каншгудяторного типа, освоенных заводами подотрасли лесного машиностроения.

' Таблица 3 Техническая характеристика манипуляторов

Каиирво^нив I Значение для манипулятора^ ~

параметров • ¡Д>203* |ЛВ-184А 1лВ-201 ! ЛВ-215 ¡ЛВ-ЕО

70 70 50 НО 7,3 9,0 7,3 10,0

18 -18 18 25

400

Г700 1800 2100 2600

0,25- 0,25- 0,35- 0.356,5 ■ 0,5 0,8 0,8

ЗЕВ стадия .освоения.

Грузовой момент,кНм 40 55

Наибольший вылет,м 6,5 '6,2

Момент поворота в горизонтальной :

плоскости, кНм 14 16

Угол поворота в горизонтальной плоскости,градус

Конструктивная

масса, кг IООО . 1400

Плошадь сечения 2 0,2- 0,25-рабочего органа,иг 0,25 0,35

Машиностроительными заводами АО "Лесмаш" на 01.01.95 г. изготовлено более 5000 штук унифицированных гидравлических манипуляторов, а широкое их внедрение в производство обеспечило экономический эффект в объеме 31530 тис.рублей (в ценах 1990г.).'

Машины манияуляторюго типа представлены следующими конструкциями:

- погрузочно-транспортная машина (форвардер) ДТ-1В9 создана на базе серийных модулей - энергетического модуля трактора МТЗ-82, талдемной тележи автогрейцера Д3-143, гидравлического манипулятора ЛБ-164 (ЛВ-203). Грузоподъемность машины, - 5 т. Конструкция защищена а.с. 1283131. Машина производится на АО'Темо-нтно-механический завод", г.Петрозаводск; валочно-пакетирунцая машина для работы в культурах ЛП-61 на' базе энергетического модуля трактора МТЗ-Б2В и гидравлического манипулятора ЛВ-203. Машина оборудована ложами силового резания, обеспечивающими срезание дерева диаметром 20 см. Машина., проходят производственше испытания. Конструкция.защите- ' на а.с. 170646Б;

валрчносучкорезно-раскряжевочная машина (харвестер) ЛП-63 'па базе серийных модулей - энергетического модуля трактора ТТ-4Ы, гидравлического манипулятора ЛВ-190, валочно-сучкорез-но-раекряхевочной головки фирмы "Поиск", системы управления •и автоматики фирмы "Рифма". Максимальный диаметр срезаемого дерева 50 см. Машина проходит исследовательские исЬытания, . • Конструкция защищена а.с. Ш71825, 1126247. . ' •

ВЫВОДЫ

X. Проведенное технико-экономическое обоснование сортимен-•шой заготовки древесины машинами манилуляторкого типа показывает эффективность такой технологии по сравпиши с традиционной заготовкой на лесосека хлыстов и их последующей разделкой т нижних складах. Дополнительные капиталоатожешм окупаются ••экономией на эксплуатационных затратах за 3,07 года.

2. На основе совокупности теоретических и практически предпосылок,учитывающих лесоводственно-экологические требования, параметры расчетного дерева, природно-климатические условия, результаты эксплуатации лесозаготовительных кашн произ- • ¡;"одст];а Е ведая и Фиилявдш, а таксе машин шнипуляторного типа отечественного производства разр а бота ни три размерные группы

машин и обоснованы их основные параметры.

3. Для построения конструкции машин предложено использовать модульный принцип конструирования, обеспечивающий сокращение сроков разработке и постановки машин на производство. Рекомендовано-л качестве колесной базы использовать сочетание переднего модуля отечественшх сельскохозяйственных тракторов класса 9-30 кН и тандеккои телеащ па 5, 9 и 14 т грузоподъемности.

4. Предложен унифицированшй ряд гидравлических манипуляторов, лозколягевдк сократить их номешелаяуру п повысить сср:?Л-ность выпуска.

5. Разработан метод агаяитыческого расчета кинематики манипулятора. с использованном ЭК.!, который позволяет сократить время на проект о-констру к торскис работы. •

6. Сксдеримектально доказано, что манипуляторы должны быть укомплектованы гадрораспределктелями с электрогидраЕЛИческтз п руч;вш типами управления,- при этом доследаке д атака иметь характеристик пропорциональности, обеспечиваемую ходом золотника не менее 2-х t<ri при номинальном давлешш в гидросистему!

7. Выявлен материал для втулок иаркиршх соедияешн, обес-почивс1Х1Кй работоспособность узла в объеме ресурса манипулятора, при сто:,; оконазгчосклЯ о^ект от замены традацеошюго шторпаяа на рско:. ендуешц составил 53 млн.рублей при производстве ICO пт. манипуляторов в ход (в"ценах 1293 года).

С. Ка основании выполненных исследовать'! разработаны и по-' ставлены m производство: порвердер первого ттгяорасмера ЛТ-1Е'? (АО "Ремонтно-мохашгсоскдй завод", г.Петрозаводск); мзкилуля-тсры уш^иидроваиного ряда: JIB-203, JEB-IB4, 13-201, ЛВ-216 (АО "Майкопский машностроптольшй завод", г.Изйкод), J13-20I (АО ".'.¡айкопский мажностроптельшй завод", г.Пзйкол; АО"£елмаш" г.Велики с ЛутаО, ЛВ-190 (АО "¡пайковский магдшостролтельппй за-вод7 г.Майкоп; АО "Коммунар", г.Пермь).

9. Разработаны л изготовлены опытные образцы маппн манипу-лнторного типа, в т.ч. валочно-сучкорезно-рзскрямевочной масины (харкзеторэ) и валочпо-локетирую'дей машины для работы в культура х (АО "Коммунар", г.Пермь к ШШвайш, г.^зйкоп).

10. Общий экономический эффект от внедрения унифицированных манипуляторов, произведенных заводами подотрасли лесного мапиностроопия составил 31530 тыс. рублей в ценах IS20 г.

II. Разработка конструкций унифицированных гидравлических манипуляторов, широкое их тиражирование (на 01.01.95 г. изготовлено более 5000 штук) и внедрение в производство дали возможность уйти от массовых их закупок за рубеком, поднять уровень машинизации основных лесозаготовительных процессов, механизировать целый ряд подготовительных и вспомогательных работ на лесозаготовках и обеспечить ускорение создания и внедрения ноеых технологий, соответствующих экологическим и лесоводстве ным требованиям.

Содержание диссертации опубликовано в следующих основных работах: . '

I. Соколов И.О., 'Питеев В.Г. Механизация обрезки сучьев с доваленных деревьев, - М.: ЦЕШТЭстроймаш, 1977. - 54' с.

• 2. ГОСТ 23841-79. Машины сучкорезные. Типы и основные параметры. Изд-во стандартов, 1980. - 5 с.

; • 3. Питеев Б.Г., Подцубный В.Б. Машины и механизмы для обрезки ручьев с деревьев,- - М.: ЦНШТЗстроймаш, 1987. - 47 с.

4. Питеев Ё.Г. О развитии производства лесозаготовительных-машин.в двенадцатой пягилетке//Строительные и дорозшне машины. -'1987. '- й II, - (1.24.

5. ГОСТ 27545-87. Машины сучкорезные. Общие технические требования. - 1,1.: Изд-во стандартов, 1988. - 6 с.

6. Питеев В.Г., Соколов 11.0. Механизация рубок ухода за лесом, - 1,1.: ЦЩШТЭстроймаш, 1988. - 48 с. 1

7. Березов С.И., Питеев В.Г. О развитии лесногъ машшостро-ения//Строительные и дорсшше машины. - 1989. - К II. - ОД.

8. Питеев В.Г. Манипуляторы - в серийное производство// Лесная промышленность. - 1989. - й 3..- С.24.

9. Питеев В.Г. Некоторые пути повышения уровня механизации труда в лесозаготовительной прошпмешюсти/Л'кзтериалц юбилейной научно-технической конференции по итогам ндучно-иссяедователь-ских работ. БТН цм.Кирова-бО: Тез.докл.- Минск, 1990. - С.44.

10.7дод В.Е., Нарпноидч Т.Н., Питеев В.Г. Эффективность валочяо-пакегируыцей иашшы на рубках ухода в культурах//Лесное хозяйство. - 1991.- К> 10. - 0.47-48.

II.Питеев В.Г.Анализ параметров и технико-экономических показателей пбдакидах устройств; Отчет о ШР./ВПКИлесмаш;

С3-1.0.323.2.002.5, Уг 75063588, ииз.й Б442053, шифр 23-75. -

и, 197о. - 53 с,

12. Пигеов В.Г. Исследование подающих устройств непрерывного действия дая сучкорезных-машин; Отчет о НШ./ЕНКИлесмаш; 634.0.323.2,' Я 77055733, шт.й Б719076, шифр.08-77. - Майкоп", Т979. - 55 с.

13. Питеев В.Т. Разработка Государственного стандарта "Машины сучкорезные. Гилы и основные параметры"; Отчет о НИР./ ЕПКИлесмаи; 634.0.323.2, £ 77052642, инв.й Б826685, шифр 06-77.

- Майкоп, 1980. - 35 с.

14. Питеев В.Г. Машина самоходная сучкорезная с непрерывной подачей деревьев на базе трактора ТГ-4, производительностью 500-700 деревьев в смену; Пояснительная записка./БПКИлескаш; 634.0.323.2, 1Ь 77056732, иш.Л Б934854, шифр 08-76.- Майкоп, 1981. - 24 с.

15. Питеев В.Г. Агрегат мобильный многоояерационшй для шкних складов малых грузооборотов, специализированный на выпуск 2-3 сортиментов; Пояснительная записка ./ЕШКИлесыаз; 634.0.323.4, й 77057332, 0262.0073683, шифр 01-77. -Майкоп, 1982. - 37 с. ■ - ,

16. Питеев В.^., Карогшев В.Р., Коадратьев Л.П. Технико-экономическое обоснование сортикеатной заготовзи леса: ЕГЛ1А -Воронах, 1935. - 17 с. - Дел. в ЕШШ. 16.01.95, й 130 - В 95.17. Питеев 13.Г., Карэмкшев В.Р. Исследование царкиршх

соединений гидравлических ¡ланипуляТоров: ЕГЛ.ТА - ВороЕез,1395.

- 8 е.- - Доп. з ВИНИТИ " 16.01.95, Л 128 - В 95.

Т8. Питеев В.Г., Каро:,х^:ев В.Р. Петодика гкЗора устз"ог.:'И гидроцилиндров стролц- п рукояти дуге:! харьпроЕогнгл П2са:.:етраг:л манипулятора: ЕГЛТА - Воронеж, 1995. - 15 с. - Деп. з ЕКГШ 16.01.95., 'Ь 129 - В 95.

19. Питеев В.Г. Спстег/д !,:сппя для средссборегз:.т;нх тзхно-логий заготовки древесины по главному и прекезутечнеглу пользо-вагаю// Материалы Республиканской,конференции по охране природы и округлите ц среды. Комитет ло лесу Республики Адыгея: Тез. докл. - Майкоп, 1995. - С. 97 - 100.

20. Питеев З.Г., Карамышев В.Р. Выносное опорное устройством/Информационный листок & 2-95. - Вороне.?.:ЦЯта, 1995.-2 с.

21. Питеев В.Г., Карашшев В.Р. Срезающее и сучкорезное устройства для лесной и деревообрабатывающей промышленности. //Иифсрг.гпсюшшй листок £ 37-95,- Вороиез:ЦНТИД995.- 4 с. -

22. Л.с. 553102 СССР, М Кл.2 127В 25/00. Устройство для подачи деревьев в деревообрабатывающий станок// В.Г.Питеев

(СССР), С.1.Кузнецов (СССР), А.В.Синицын (ССОР). - 4 с; ил.

23. A.c. 567604 СССР, М.Кл.2 B27G-1/00. Машина для обрезки сучьев с поваленных деревьев// Б.Г.Питеев (СССР), И.С.Соколов (СССР). - 4 е.; ил.

24. A.c. 571373 СССР,М.Кл.2 B27&-I/08. Машина для обрезки сучьев о поваленных деревьев//В.В.Дорин (СССР), О.А.Стефанов (СССР), В.Г.Питеев (СССР). -4 е.; ш.

25. A.c. 576935 СССР, Ы.Кл.2 A0IC-23/08. Лесозаготовительная шиина// Г.П.Зайцев (СССР), И.С.Соколов (СССР), В.Г.Питеев-(СССР). - 4 е.; пл.

26. A.c. 755558 СССР, М.Кл.3 B27C-I/00. Машина для обработки поваленных дереш>ев// Г.Л.Зайцев (СССР), В.Г.Питеев (СССР), Б.А.Запольский (СССР).. - 4' е.; ил. .

27. А.с; 791529 СССР, М.Кл.3 B27C-I/00. Механизм'.поворота захватно-сучкорезного устройства// В.Г.Питеев (СССР), И.С.Соколов (СССР)'. - 4 е.; и. ,

■ '28. A.c. 816743 СССР, М.Кл.3 E27L 1/00.'Машина дпя обрезки сучьев с предварительно коваленшх деревьев// В.В.Стлердов(СССР), И.С.Соколов (СССР), В.Г.Питеев (СССР). -2 с.; ш,

29. A.c. 818550 СССР, М.Кл.3 Б27В 1/00. Сдособ обработки поваленных деревьев// Г.П.Зайцев (СССР), И.С.Соколов (СССР), В.Г.Питеев (СССР). -2 е.; ил. ;

30. A.c. 844296 СССР, !Д.Кл.3127<3- 1/00. Механизм поворота захватно-сучкорезного устройства// В.ГЛитеев (СССР)), И.И.Кон-цедалов (СССР), В.В.ПоддубшЗ (СССР), - 2 е.; ил. .

31. A.c. 863339 СССР, И.Кл.3 B27G-I/0Q, Машина для обрезки сучьев с поваленных деревьев// В.Г.Питеов (СССР), В.П.Солкцов (СССР),-И.С.Соколов (СССР). -2 е.; ил.

32. A.c. 863340 СССР, М.КлЛ B27L 1/00. Протаскивающее устройство малины для обрезки сучьев.// В.В.Смердов (СССР), И.С.Соу.одов (СССР), В.Г .Пита ев (СССР). - 4 е.; ил;

33. А,с. 952590 СССР, М.Кл.® B27LI/0Q. Машина для обрезки сучьев с псвамяшх деревьев// В.Г.Питеев (СССР), И.С.Соколов (СССР), В.В.Смердов (СССР). - 2 е.; ил, ■ '

34. A.c. 1005223-СССР, М.Кл.3 В27Ы/00. Машина для обработке поваленных деревьев// Г.П.Вайцзв (СССР), Б.А.Загюльский (СХ?), B.T.Itaeea (СССР). - 2 е.; ел. ■

35. A.c. I043000A СССР, B27I» 1/00. Машина для обрезкл сучьев с поваленных деревьев// В.Г.Питеев (СССР), И.С.Соколов (СССР), И.П.Йовиь (СССР). - 3 е.; мл.

36. A.c. I0494I2A СССР, B66G-3/00. Подвеска' для грузозахватного механизма//Я.Е.Левицкий (СССР), В.Г.Питеев (СССР), М.И.Хилько (СССР). -2 е.; ил.

. 37. A.c. I07000QA СССР, B27LI/00. Машина для обрезки . сучьев с поваленных деревьев// В.Г.Питеев(СССР), И.И.Концеда-лов (СССР). - 3 е.; ил.

38. A.c. I07I825A СССР, F I5B 11/12. Позиционный гидропривод// С.Г.Нейман (СССР), М.М.Савчанко (СССР), В.Г.Питеев (СССР). - Г с.; ил. •

39. A.c. II22268A СССР, A0IC- 23/08. Лесозаготовительная машина// Т.П.Зайцев (СССР), И.С.Соколов (СССР), В.Г.Пптеев (СССР). - 3 о.; ил.-

40. A.c. 1126247А СССР, A0IG-23/ОВ. Захватно-срезакцее устройство лесозаготовительной машины// П.И.Канарев (СССР), В.Г.Питеев (СССР), В.Ф.Шинов (СССР). - 2 е.; ил.

41* A.c. II43593A СССР, B27G-1/00. Захватно-сучкорезпоо устройство//В.Г.Питсев (СССР), В.В.Поддубшй (СССР).- 2 с;ил.

42. A.c. I279823A СССР, B27G-I/C0, E27LI/00. Шюта для срезания сучьев с поваленных деревьев// В.В.Смердов (СССР), В.Г.Питеев (СССР),'И,С.Соколов (СССР). -4 е.; ил.

43. A.c. I283I3I AI СССР» В6СР 3/40. Устройство для крепления стойки на раме лесозаготовительной маишш// А.В.Дмитриев (СССР), В.Э.Тарасович {СССР), - И.Р Легельман (СССР), И.С.Соколов (СССР), В.Г.ПигеевЧСССР). -2 е.; ид. •.

44.'A.c. I6B4247 AI СССР, В66С 23/БО. Опорное устройство яодголшо-трэислортной. машшц// Д.Ю.Фэдорняк (СССР), В.ГЛитеев (СССР). -4с.; пл.

45. A.c. Г706 AI СССР, AOIG- 23/08. Способ проведения рубок ухода в лесных культурах н валочно-дакетирующая машина для его осуществления//''И.М.Бартенев (СССР), В.И.Мельников (СССР), В.Г.Питеев (СССР). - 6 е.; ил.

46. Репешга БНИЯШЭ.о выдаче патента на изобретение от ¿7.04.94 ]( 230694. Манипулятор// Д.Ю.Оодорияк (СССР), IUI. Хилько (СССР),. А. А .Смыков (СССР), В.Г.Питеев (СССР).- 4с.;пл.

/