Оценка возможности с позиции нагруженности применения лесосечных машин для ведения постепенных рубок и рубок ухода за лесом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.01, кандидат технических наук Лэ Суан Тху

• Лэ Суан Тху
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Лэ Суан Тху

Введение.

1. Состояние проблемы и задачи исследования.

1.1. Обзор валочно - пакетирующих и валочно - трелевочных машин.

1.2. Обзор работ посвященных исследованию динамики грузоподъемных машин и механизмов.

1.3. Выводы. Постановка задач исследований.

2. Математическое описание динамической системы «лесосечная машина с манипулятором - предмет труда - дерево» в режиме стопорения.

2.1. Математическое описание режима стопорения при подъеме дерева стрелой манипулятора.

2.2. Моделирование технологических процессов лесосечных машин на аналоговых и цифровых машинах.

2.3. Результаты теоретических исследований.

2.4. Выводы.

3. Математическое описание режима стопорения при подтягивании дерева рукоятью.

3.1. Теоретическое исследование.

3.2. Результаты теоретических исследований.

3.3. Выводы.

4. Математическое описание режима стопорения при перенесении дерева в вертикальном положении поворотом платформы.

4.1. Теоретическое исследование.

4.2. Результаты теоретических исследований.

4.3. Выводы.

5. Методика экспериментальных исследований.

5.1. Общие вопросы.

5.2. Методика стендовых экспериментальных исследований динамической нагруженности ВПМ в режиме стопорения.

5.3. Выводы.

6. Экспериментальные исследования динамики лесосечной машины с манипулятором в режимах стопорения.

6.1. Подготовка эксперимента.

6.2. Экспериментальные исследования нагруженности элементов манипулятора.

6.3. Результаты экспериментальных исследований.

6.4. Оценка математического моделирования.

6.5. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оценка возможности с позиции нагруженности применения лесосечных машин для ведения постепенных рубок и рубок ухода за лесом»

Лесная отрасль является одной из наиболее трудоемких с низким уровнем механизации труда.

Если учесть, что от успешной работы на лесосеке зависят все последующие фазы производства, то становится очевидной особая актуальность механизации лесосечных работ.

Интенсивное перевооружение лесной отрасли началось ещё в 80 х годах, когда были разработаны и внедрены в лесозаготовительный процесс: трелевочные тракторы с манипуляторами ТБ-1, ЛП-18А; валочно - трелевочные машины ЛП-17А и ЛП-49; валочно - пакетирующие ЛП-2, ЛП-19А, а затем и ЛП-60 «Абакан». Применение машин с манипуляторами на лесосечных работах позволило полностью исключить тяжелую и опасную ручную работу при значительном повышении производительности труда.

В настоящее время наметилась тенденция дальнейшего совершенствования лесосечных машин с манипуляторами в направлении увеличения производительности за счета роста рабочих скоростей, сокращения пауз, форсирования пуско - тормозных процессов и т. д. . Однако, такой подход неизбежно приводит к возрастанию периодических, ударных и других нагрузок, действующих на механизмы. Увеличивается общий уровень динамической нагруженности машины. Всё это в конечном итоге приводит к снижению надёжности лесосечных машин и вновь сдерживает рост производительности труда. Практика ведения лесозаготовок в России и за рубежом показала, что лесосечные машины с манипуляторами останутся и в ближайшем будущем основными машинами. В этой связи их совершенствование, модернизация, повышение надёжности, а также расширение зон применения являются актуальными задачами.

На базе перечисленных лесосечных машин в последние годы создаются машины для ведения постепенных / несплошных / рубок и рубок ухода за лесом. С этой целью у базовых машин увеличивают вылет манипулятора, в конструкцию захватно - срезающих устройств вводят накопитель и т. д.

Использование многооперационных машин / в основном ВПМ / на несплошных рубках и рубках ухода за лесом выявило ряд характерных особенностей протекания рабочих процессов при выполнении технологических операций. При ведении несплошных рубок и рубок ухода за лесом в отличие от ведения сплошных рубок наиболее часто возникают режимы стопорения элементов технологического оборудования вследствии сплетения ветвей выносимого дерева с соседними рядом стоящими, оставляемыми на лесосеке.

Наблюдаются режимы стопорения и при работе валочно - трелевочных машин на сплошных рубках, когда пакетируемое дерево зависает на «стене» леса или при подъеме, подтягивании дерева, лежащего на поверхности лесосеки.

Если пуско - тормозные режимы в лесосечных машинах исследованы достаточно подробно, то режимы стопорения не изучались.

Целью работы является повышение надёжности лесосечных машин при сокращении сроков их разработки и изготовления использованием на этапе проектирования аналитических методов расчета и научно - обоснованного выбора параметров, обеспечивающих минимальные динамические нагрузки при эксплуатации на постепенных рубках и рубках ухода за лесом.

Для выполнения поставленных задач в диссертации разработаны и предложены следующие научные положения, которые выносятся на защиту: 6 математические модели для исследования динамики валочно -трелевочных и валочно - пакетирующих машин в режимах сто-порения при подъеме ( опускании) дерева стрелой, подтягивании рукоятью и перемещении дерева в вертикальном положении поворотом платформы; результаты исследований динамики валочно - трелевочных и валочно - пакетирующих машин в режимах стопорения; закономерности возникновения динамических нагрузок в упругих связях лесосечных машин; рекомендации по снижению динамической нагруженности валочно - трелевочных и валочно - пакетирующих машин в режимах стопорения.

Заключение диссертации по теме «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства», Лэ Суан Тху

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1 .Анализ современного состояния мехзнизяттии ттесозаготовок в основных лесопромышленных странах показал, что в настоящее тилт га и тт *"» ^ а !ДМ.''ЛТТ гттт ТЛ ттшллгуат/^птгт»* г палА^атт»»* та \»лтттт*тттт л * гл ттт1тт\ г ир'^Мл хХ Пй ^ I г 1 ЛлСХх» 11.1 у XV/ 1IV рГ\ 1 Ни у Л^х/ич/'у шихч' 1ши иЯПш V Г»1 иГаII1 х у

ЛЯТОРЗМИ ОСТЗ.НуТСЯ ииНОВНЫМ сисдСгьОм МС X ¿1 н РТ >ШГРТРТ раии 1 В ЛССу,

ТТ~ С. -. „ л ^ уу ^ „,. ^ ^^^ ^

X. пиОЛЮдСНКЯМИ За. раОи'1'ОИ 15аЛ0ЧН0-Па1Сс 1йи у±0!ЦмХ МЯТТТИН На, постепенных рубках и руоках ухода За лесом выявлено, что вследстьР1с ОиииекНОсТсР! ПисдМс!*! — Труди Н С!¡СЦифрТКй ПрйМсНЯсМЫХ ТСХ-ПиЛОГйИ 'ОС/1уМ 1>1 С ) и110рСШШ ЛиЛлГиТ^л ОСнОо. ■ Ы т.И . С ХхЛШрСипС 4а= ще всего происходит при выполнении технологических операций связанных с подъемом срезанного дерева стрелой, выводом его в вертикальном положении рукоятью или перемещением поворотом

Т"Т ттлтгк * ЯГ Г X ТХП1Г * С ОШ1ГГТ Т ГТ (ТГГАМ А хлЛа х цур' 1У1Ги 1 ¡'I iVxt4.iT.ixii У Лхух 1 \JIJw.

3 В большинстве о пу б л иков я н ны х рз.бот7 посвященных исследо-ваним динамики лесосечных машин манипуляторного типа, изучены тпглт^л 'ГА»Л\ГГ\П111 тл пач/1г»»тт и.лм.11 ^ * II I 1 т 1М л ¡1 т ; ¡1 (1 м 11-11 '110II т> I

I ! у ч^ 1\ч' 1 /.111. 1 [/^1411 .>1 П! . X Vх'1 .VI ¡11 V ! рч/ч лЛ IIV 11 * V ■ и. I ! 1 1.

4. Установлено, что режимы стопорения характеризуются высоким уровнем ДОбаВОЧНЫХ ДИНамИЧоСКИХ Ны1иуго0К а упиуТИХ связях сериино выпускаемых валочно — трелевочных и валочно — пакети ' | . ^ \ л ч/ рующих машин 1 ак ¡¡пи пидьеме ¡опусканктр!} дерева стрслорт ма.нр1-пулятора ВТМ дииавичные динамические нагрузки сиСхаьллют .64

1 Л К т.-ТТ "РТТЛ л та^™атт,1л О Л А ТЗ Т.-ТЛ ИТ.-, •.илтгтт^ап: / ли 1\1 |. 01 1IV1 и/и10Ъ11/Ю1/Ппи х-т.^-» лГх. Чхи зпапшишпи превышает уровень нагрузок при рзо<>I с этих же машин на С!¡.лож г: :'.' птг^т/пу П01Л иуулал.

В режртмах подтягивания деревьев рукоятью манипулятора уровень дооавочных нагрузок еще выше ¡, в среднем на и — 25 *7о .

Таким образом, при ртспользовании рассматриваемых Лч/сисечных машин на постепенных и выборочных рубках уровень динамических г ~ - ^ р* ^ нагрузок оолее высокии и эхо неооходимо учитывать.

5, Исследованиями выявлено, что определяющее влияние на величину динамических нагрузок оказывает скорость перемещения масс

Ггапля ИП '1 'И I .-V П , Л I Т I I ."I 1/ »-у % » . \ Г[ЧЛ1'(\ Ч'1 П |Л Ч Т [I I 1 I I ИГ ГТТ1ТТПИ «ТГТТОЛТ/*Т1ХГ ич^рСД пачй;!чЛ11 V1. и, па Ь^лп-и-щу ¿лапагт!п ЧСегчж!л нагрузок оказывает также существенное влияние объем пакетируемых деревьев и вылет манипулятора. ¡Г4Т.Т гт я т г? г*, о Р. ЯН И т гг.^р.^р^.^р НГ»1"ТгЛ1Т1-ТХ р С! V г-Х—порения дсшОРмация упругих элементов подвески /пружин/ втм достигает 0.0034 - 0.009 м. При этом уровень ускорений базы со /л ^ /2 | ставляет 2.0 — 6.5 м/с . Деформация стрелы находится в пределах п гр^ о гип^ л- а то п по? -,Т ^ \J.\J-T\J-f IV!, рулили'! . V; 1 У ЧУ. IV!.

7, Режимы стопорения при переносе деревьев поворотом манипу-ллхииа или платформы также сопровождаются значихсльнымк динамическими моментами в упруг их связях ВТТМ. которые при перенесении деревьев оолыпого ооъема составляют ч-.он — о, /81 кп.м. При этом коэффициенты динамичности нагрузки находятся в пределах 1.145-2.405.

0 Т/* л Г" ^ ^ ^ V ^ -р| Г | Д- ^ —¿^ — 7 л о, Гчлл1»сОЗ-Нк!Я МаСС МСХаНР1 ЧССКОР'1 сИСТСМЫ о I ¿Ух ХарЗ.К»СрИЗУЮ I иЯ высокой степенью затухания. Коэффициенты затухания колебаний ттгг^ттггг^а в гт^ара-п-.- п— О О.П С 1 1 «1 П — 1 Г}£1 1 077 Ърт-: н^тттта высокочастотных колебаний в упругих связях ВПМ происходит также интенсивно ( а =8.28 — 32.33 1/с ), в то время как низкочастотные затухают медленно. 9. Увеличение вылета манипулятора ВПМ в соответствии с требо л г-' „ 1 ванием лесоводов для ведения несплошных руоок до • / м приводит к росту добавочных динамических нагрузок в среднем на 18 — 20 %.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Лэ Суан Тху, 2000 год

1. Александров В. А. Исследование динамики гидроманипулятора трактора ТБ-1 в период подъема поваленных на лесосеке деревьев. хУ'хаТбРИЗлЫ к НТК ЛМФ.Л. : ЛГА. 1970. с. 8-11.

2. Александров В. А. хроя^ыков В. хУх. хтсследовапие дииамики гидроманипулятора вялочно — пакетирующей машины. Научные

3. ТТТ А АГ„1 гл ТТ ТТТ А 1 ~ ОГ| о^1 ру ДЬх Л 1 .НЬ: X ¿1. Л1 .ту. х^/Л.

4. Александров В. А. Аналитическое и экспериментальное исследование процесса подтаскивания груза дерева рукоятью гидроматттггг\ гтТОТ'л,лл I—I г»* гттОт тл г тут у I I Т А I к) / л 1 IиШ1 у ЛЛ 1и|ЛХ. X хи у 1Пш'у I р у Дш ■ . V. у ! X .

5. Александров В. А. Аналитическое и экспериментальное исследование процесса, пидтаскивания груза дерева с■ ослои гидрома.-нипулятора. Научные труды ЛТА .N"0147.Л.,1972 с.68-73.

6. ПаЧбк. «лесной журнал)), -м^ 3, ±у¡о. \^.Зч--Зо. 1 ¿.Александров В. /л. ТТрисКхИриваНие инециольных лесныл Маш^ш.

7. Л -ЛТЛ 1977,-51 с. 13 ./Александров В. А. лшнамичсскж, нагиузки в лесосечных маши

8. ПОЛ. -л. , 1Ъ,Д. лСтШ! и<Ш1;ЛШ и V Л-1 С1, 1 /ОТ. 1 ^^ I/.

9. Александров В. А. Научные основы динамики рабочих процессов и прогнозирование нагруженности лесосечных машин с манипулятором . Дисс.насоиек.учен.с

10. ТбиСиН дил. хСли. наук. -Л. , Л ТА.1982, -37 с.

11. Аляоьев В. 11. ¡ЧТушток В. Ф. Анализ динамики погрузочного м я п и п у л ято р й отдельного автопоезда , Исследование машин и-.-О-.-Отш'тЛП Тгл ГТТТ Т Л Я ТТТТЛ ТО'?'? ,41ш^лагтоМио. А |^у,иш 1^1111. I у / . —.

12. Алянчиков В. Н. Разработка и исследование самосмазывающихся шарнирных сопряжении для лесозаготовительных машин с це

13. ТТТ Т/\ у^Лдт ТГТТЛТТТТ/Т у*)ЛТТ/Л Л Л^ЛГГ1/ЛТТ'511«/АЛгП|-1 Д Г»ГРА

14. ЛРШ пийОхШ^ПНЛ ХАЛ. йонич/'ч/^ 1 ± 1.1311/реф.дисс.соиск. учен .степени д.т.н., 1982. -20 с.

15. Амельченко ЗТ. А. , Ксеневич й. ГТ.и др. Колесные тракторы для иаиот на склонах. «машинистоиение)).19

16. Андреев В. Н. Надежность лесных машин и оборудования. -Л.,1. ТУТ1 А \ ПГ1 ! !• I | уу ! I /, г

17. Анисимов В. Е. Обоснование и разработка методов расчета шарниров лесозаготовительных машин с целью повышение догол

18. ТЭ А11Т г\ Т>Т1 А Г» /4\ ТТТТАЛ Л ЛТХЛТ/« Т ГТТЛТТ лтаттлтттт "ГТ Т ТТ I { I и У I С.1

19. Безноеенко П.Д. Исследование процесса поворота срезанного дерева валочно-пакетирующей машиной в технологическом режиме. Атореф. дисс.на соиск,учен степени, канд.техн.наук. Воро-гта-тг тэтттт 1 an лnCÄ, ujiüi, 17/-Т.

20. Брауде В. И. ииииятнисi ribie методы расчета ¡оузоподъемных машин. -Л., 1967, -153 с.

21. Бушаков С. А. Динамические нагрузки в шарнирах гидроманипуляторов лесных машин и их снижение. Авто-и еф .лисс.üwiiüK.УЧч^н.степени д.т.н. -Л. 1984. -20 с.

22. Варава В. И., Помогаев С. А., Добрынин Ю. А*. Установление компоновки и параметров амортизации лесного колесного тягача.

23. U Т/>ТТ IV уттттттт Т TT Т ТТГ¥ ГТ 1~Т TT (Т » Ш (Лу А I ттул »тутут Прл Г\ П/Л'р/Л'и AT/1 * 1\ /1 * ТА

24. Верлов Ю. И. 1еоре1Иче^кне исковы проектирования лесных пи™ 1рузичпи-транипоршых машин, 1тзд-во Красноярского утшьбрсй-тета , Красноярск, i уо4. -C.2z.ö.

25. Ю ТЗл.ттт/л« TT TT n : т .'-.лт-;.- ,-i T". i гитгпрт'.лоттт ттт ту r~ п

26. Z. У . UVJJirvUD ±Л. 1 1 ¿Jvrincuvij'l-l^wrii'iv^ I JCll lJ у D у Г1Х1 I>Clj^ClJlbnjjiA. >. Я .Л/г1 О С О AiCOlOuaX — КисшаХ. -ivi. «ivitiu! i и;», i у >о. -¿öo С.г"* i / *

27. Волков Д. П. , Черкасов В. А. Динамика и прочность многоковшовых экскаваторов и отвалообразователей. -М.: Машиностроение, 1969, -405 с.

28. Высоцкий М. С., Жуков А. В., Мартыненко Г. В. Динамика дли-нобазных автопоездов. Минск: наука и техника, 1987, -199 с.

29. Галимов В. М. Динамика пневмоколесных грейферного лесопогрузчика. Автореф. Дисс.соиск.учен.степени д.т.н., -МЛ 986, -18 с.

30. Г.чгтсв Б Г Мельников В М О—новы линямики лесовозного состава. -М., «лесная промышленность», 1967, -218 с, ч-илу оенцоь А. п. ¿динамика пеиехидных процессов в машинах пи многими массами. -М.: машгиз , 1959, -162 с.

31. Гохберг М. М. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин. Л. Машиностроение, 1974,- 328 с.

32. Дваранаускас Э.А. Обоснование параметров трелевочного телескопического манипулятора и его применение на руоках у хода в средневозрастных насаждениях, Авто-реф.дисс.соиск.учен.степени д.т.н,, Минск. 1988, -22 с,

33. Демаков В. М. Повышение эффективности передвижных руби-тельных установок и снижение динамических нагрузок, Автореф.дисс.соиск.учен.степени д.т.н. СПБ, -Л.,1990,-21 с.

34. Ермольев В. ГГ. Динзмикя стрелового манил у л ят о р а с жестким захватом дерева. Трубы ЦНИИМЭ, № 120, Химки, 1971, с. 138i 3(э

35. Жуков А. В. К ад о: iko Л. И. Основы проектирование специальных лесных машин с учетом их колебаний. М., «наука и техника», 1978, -263 с,

36. Жуков А. В. Леонович й. И. Колебания лесотранспортных машин. Минск : 1973, -240 с.

37. Казак С. А. Динамика мостовых кранов. -М., «машиностроение»,1 /Л / тл ЛЛАi VOö, -jZZ с.

38. Каршев Г. В. Обоснование параметров манипуляторов лесных маттшн ¡¡о металлоемкости и оыитродеиствито, Авто-реф.дисс.соиск.учен.степени д.т.н. -СПБ., 1994, -21 с.

39. Кононенко ЛЛ ГТ Пебе пев В П Увеличение поперечной устойчивости трелевочных тракторов. « строительные и дорожные матггтттт тчч .\ /i 1 q'7 ') Л 1А1.-iilxx&i/Г , "xVi., 1/ / V. / " i V .

40. VJ 1IV lJuijlluM V liVV^iil. ^ivviivjv i jivvilü/i V / V ! V114 /lv 1 I ti / i >1 /i,VMV —

41. Бииираоатывающая промышленность, гхаучно-техничеекие со.iVlTlUD . I/Ш. DDlllylA J. е. IUZ.-1UU.

42. Ливаноь А. П. Новая техника и 1ехнили1ия лесозаготовок в мирных условиях. IVI., «лесная промышленность», 1977, -180 с.

43. ОТ ^/тУ^НЛГЛ д/^о утрут/тгпттл т/т\л*ггп Д птлг^лгЪ ттттлл плгглуг 1 гггртт лурттаттуг vy х у /^tifjllvj A D О J i, v i'i v i Di'i/i ГЧ. VJ iVJ. J1/1. L iD i v p vVp • Д1' I <w v . v A'A v jlv . у Ivn. v A viivili'i-\r ^ АЛЛ Л 1

44. J.Т.Н., APIMKH. ! VScS. "A I С.59,Jiro И. Снижение динамических нагрузок на валочно-трелевочную машину валкой деревьев на пачку. Авто-реф.дисс.соиск.учен.степени д.т.н,., СТТо, 1994,-22 с.

45. Ci^ii^xiJKi дчсШД. хч/Axl.xlayjv. -Ji., Ji irt, iv/Z,, "¿,u w.

46. Нгусн Ван Лои. Нагруженность подвески лесосечных машин в условиях лесозаготовок Вье i намд. /\В горец». Днсс. соиск.учен. степени д.т.н., СПБ.1992. -19 с.

47. Пан kuäiob и. п. к ohc i у У КЦиЯ И оСНОВы päC4i/ ¡3 íj ¡i-iñH ых валов экскаваторов и koshob. —ivi.! Ма ШГШ. j /Gi. -J3s

48. Рахманин Г. А. Исследование динамики погрузочного устроист-ва манипуллхорного типа с гидравлическим проводом, труды

49. Т ЩТ.ТТДЛ/ГГ* \Г . 01 у\1П£о л о о по

50. Семенов Г. И. Анализ режимов работы валочно-трелевочных машин на базе трактора ТТ-4 с целью снртжения нагрузок на ходовую систему. Антореф.дисс.соиск.учен,Степени д.т.н, лимки, 1983, -17 с.

51. Третьяков В. И. Повышение эффективностр! лесопосадочных агрегатов снижение динамической нагруженности. Автореф.дисс.соиск.учен.степени д.т.н, СПБ,,1992, -21 с.