Повышение эффективности работы широкозахватной полноповоротной валочно-пакетирующей машины совершенствованием системы управления рабочим органом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Богданов Евгений Николаевич

• Богданов Евгений Николаевич
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Богданов Евгений Николаевич

1.4. Формулирование цели исследования

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ШАРНИРНО-СОЧЛЕНЕННОГО МАНИПУЛЯТОРА ШИРОКОЗАХВАТНОЙ ПОЛНОПОВОРОТНОЙ ВАЛОЧНО-ПАКЕТИРУЮЩЕЙ МАШИНЫ ЛП-19 С ЗАДАННЫМ ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ДВИЖЕНИЕМ ЗАХВАТНО-СРЕЗАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

2.1. Математическая модель шарнирно-сочлененного манипулятора широкозахватной полноповоротной валочно-пакетирующей машины ЛП-19 с заданным плоскопараллельным движением захватно-срезающего устройства

2.2 Математическое моделирование шарнирно-сочленненного манипулятора с заданным плоскопараллельным движением захватно-срезающего устройства

широкозахватной полноповоротной валочно-пакетирующей машины ЛП-19

2.3. Кинематический анализ манипулятора широкозахватной полноповоротной валочно-пакетирующей машины ЛП-19

ГЛАВА 3. МОДЕРНИЗАЦИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПОЛНОПОВОРОТНОЙ ШИРОКОЗАХВАТНОЙ

ВАЛОЧНО-ПАКЕТИРУЕЩЕЙ МАШИНЫ ЛП-19

3.1. Назначение разрабатываемого механизма подстройки параметров управления траекторией движения рукояти и стрелы ВПМ адаптивного характера без внесения глубоких изменений в основные параметры системы

3.2. Область применения разрабатываемого научно-технического решения

3.3. Обоснование выбора конструктивной схемы механизма подстройки параметров управления траекторией движения рукояти и стрелы ВПМ адаптивного характера для гидросистемы

валочно-пакетирующей машины ЛП-19

3.4. Гидрооборудование механизма подстройки параметров управления траекторией движения рукояти и стрелы ВПМ

3. 5. Теоретическое обоснование работоспособности механизма подстройки параметров управления траекторией движения рукояти и стрелы ВПМ ЛП

3.6. Особенности приемов работы машины с механизмом подстройки параметров управления траекторией движения рукояти и стрелы ВПМ

ГЛАВА 4. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАВИСИМОСТИ ВЕРТИКАЛЬНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ЗАХВАТНО-СРЕЗАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ШИРОКОЗАХВАТНОЙ ПОЛНОПОВОРОТНОЙ ВАЛОЧНО-ПАКЕТИРУЮЩЕЙ МАШИНЫ ЛП-19 ПРИ РАЗЛИЧНОМ

ВЫЛЕТЕ МАНИПУЛЯТОРА

4.1. Планирование экспериментов

4.2. Цель и задачи экспериментальных исследований

4.3. Схема установки широкозахватной полноповоротной валочно -пакетирующей машины ЛП-19 и программа проведения экспериментального исследования

4.4. Методика проведения экспериментального исследования

4.5. Средства измерений

4.6. Результаты экспериментального исследования

ГЛАВА 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ШИРОКОЗАХВАТНОЙ ПОЛНОПОВОРОТНОЙ ВАЛОЧНО-ПАКЕТИРУЮЩЕЙ МАШИНЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕМ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

РАБОЧИМ ОРГАНОМ

5.1 Расчет технико-экономических показателей использования машин и механизмов

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Список использованных источников

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

ПРИЛОЖЕНИЕ Ё

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. При ведении сплошных рубок леса валочно-пакетирующими машинами достигается высокая производительность. В то же время ранее проведенными исследованиями установлено, что работа валочно-пакетирующих машин сопровождается частыми воздействиями оператора на комбинированные органы управления технологическим оборудованием (джойстики управления и включение гидродвигателей технологического оборудования). В результате проведённого анализа опубликованных работ установлено, что операторы валочно-пакетирующих машин (ВПМ) затрачивают большую часть времени в технологическом цикле на выполнение определенных повторяющихся операций, таких как наводка захватно-срезающего устройства (ЗСУ) и подтаскивание дерева к машине. Гидравлические системы и конструкции манипуляторов у серийно выпускаемых лесосечных машин не обеспечивают синхронную работу гидродвигателей манипуляторов, необходимую для сокращения времени технологической операции и снижения зависимости от квалификации оператора. В настоящее время развитие ВМП с целью увеличения производительности идет в направлении увеличения мощности силовых установок, вылета манипулятора, введения накопителя в ЗСУ, расширения зоны применения за счет введения выравнивателя платформы и т.д. При этом снижение зависимости производительности машины от квалификации оператора не наблюдается. Исходя из этого в процессе разработки новых и модернизации уже серийно выпускаемых ВПМ возникает проблема автоматизации некоторых повторяющихся технологических операций, что влечет за собой необходимость обеспечения движения рабочего органа ВПМ с минимальными отклонениями от плоскопараллельного. [183]

Так же стоит отметить, что временные реалии лесозаготовительной отрасли в РФ определяют два четко сложившихся тренда. С одной стороны, не теряют актуальности требования безопасности, экологичности техники, глубокой автоматизации технологических процессов, снижающих зависимость от человеческого фактора и, в конечном итоге, влияющих на производительность. С

другой стороны, в условиях постоянно действующих экономических санкций, разрушения цепочек глобального рынка, поставок лесных машин в РФ, их комплектующих и запчастей, требуется дальнейшее развитие отечественной лесозаготовительной техники. Лесная техника из стран Азии, по оценкам специалистов, концептуально не сможет закрыть существующую потребность в силу климатических, ландшафтных, эксплуатационных и иных особенностей организации лесозаготовок в нашей стране. Это подтверждается рядом программных документов РФ в части решения задач импортозамещения и достижения технологического суверенитета. Определены задачи системного проектирования отечественных образцов лесозаготовительной техники, отработки локальных технологических решений, повышения эффективности уже имеющихся отечественных и импортных лесных машин в условиях их морального и технического устаревания.

В этих условиях встает достаточно нетривиальная задача поиска методологических и программно-технических решений, позволяющих, с одной стороны, их имплементировать в существующую технику, а, с другой стороны, стать им основой системного проектирования техники на новом уровне.

Одними из таких лесозаготовительных машин, давно требующих модернизации, являются полноповоротные валочно -пакетирующие машины отечественного производства. В настоящее время ООО фирма «ЛЕСТЕХКОМ» является единственным производителем полноповоротных валочно-пакетирующих машин в Российской Федерации, доля отечественных комплектующих при производстве данных машин свыше 90 %. В период с 2007 по 2023 года выпущено 172 (сто семьдесят две) единицы новых ВПМ ЛП-19 (серийные номера с 260 по 432). Данная машина на долгое время отошла на второй план, не выдержав конкуренции с ГО, Ponsee и т.д. Однако в современных условиях она переживает второе рождение в силу своей знаменитой неприхотливости, ремонтопригодности и эксплуатационного ресурса в отсутствие качественного технического обслуживания и ограничений, вызванных санкциями западноевропейских стран.

Основными регионами эксплуатации ВПМ ЛП-19 являются ХМАО-Югра (основное количество машин), Иркутская область, Томская область. Учитывая достаточно широкое распространение данных машин и обостренную экономическую ситуацию в стране из-за жестких санкций западноевропейских стран и США, перед российскими предприятиями и государственными органами возникла острая проблема импортозамещения продукции промышленного и сельскохозяйственного производства, включая лесной сектор экономики. Данный факт свидетельствует об актуальности научно-технического обоснования повышения эффективности работы широкозахватных полноповоротных валочно -пакетирующих машин совершенствованием системы управления рабочим органом и модернизации выпускаемых в РФ ВПМ.

Степень разработанности темы. Результаты научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ, выполненных Н.Р. Шолем, В.С. Сюнёвым, В.А. Александровым, Ю.А. Ширниным, З.К. Емтылем, Ю.Ю. Герасимовым, Ю.П. Эпштейном, А.П. Татаренко, А.А. Смыковым, А.А. Селиверстовым, А.П. Соколовым, Э.Ф. Герцем, А.В. Андроновым, Я.И. Шестаковым, И.Н. Багаутдиновым, Е.М. Онучиным, И.А. Лагеревым, И.В. Григорьевым, И.И. Тихоновым, З.А. Хуако, С.В. Долженко и другими учеными для решения задач по разработке эффективных технологий лесозаготовительного и лесоперерабатывающего производства, повышению эффективности лесозаготовительных машин путем частичной или полной автоматизации, в частности валочно-пакетирующих (ВПМ), позволяют констатировать необходимость проведения дополнительных исследований, направленных на разработку конкурентоспособных технических и технологических решений, повышающих эффективность лесозаготовок и обеспечивающих технологический суверенитет Российской Федерации.

Полученные в рамках диссертационного исследоования научно-технические результаты являются результатом работ в рамках договора №1С-12 от 15.03.2012 «Разработка средств автоматизации системы управления отсновными исполнительными орагнами ЗСУ ВПМ ЛП-19» между ФГБОУ ВО «ПГТУ» и

ОАО «ЦНИИМЭ», гранта Российского научного фонда № 23-19-00568 «Методы и интеллектуальная система поддержки динамической устойчивости операторов эргатических систем», https://rscf.ru/project/23-19-00568/, и позволяют производить разработку новых или модернизацию существующих ВПМ за счет введения в их состав электрогидравлических элементов для подстройки параметров гидравлической системы, отвечающих за движение рабочего органа, приближенного к плоскопараллельному и позволяющих осуществлять управление траекторией движения рукояти, стрелы и ЗСУ одним гидравлическим джойстиком управления, что способствует повышению производительности ВПМ.

Объект исследования - механизм пространственного перемещения рабочего органа широкозахватной полноповоротной валочно-пакетируещей машины.

Предмет исследований - изменение пространственного положения рабочего органа широкозахватной полноповоротной валочно-пакетируещей машины.

Цель работы - совершенствование системы управления рабочим органом широкозахватной полноповоротной валочно-пакетирующей машины для повышения эффективности ее работы.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие научно -технические задачи:

1. Разработать математическую модель и выполнить математическое моделирование шарнирно-сочлененного манипулятора (ШСМ) широкозахватной полноповоротной валочно-пакетирующей машины, позволяющую оценить пространственное перемещение элементов ШСМ при движении рабочего органа (ЗСУ), близкого к плоскопараллельному.

2. Выявить зависимости расхода рабочих жидкостей в гидроцилиндрах привода стрелы и рукояти при осуществлении плоскопараллельного движения ЗСУ.

3. Разработать способ подстройки параметров управления траекторией движения рукояти и стрелы ВПМ без внесения глубоких изменений основных параметров систем, обеспечивающих работу машины.

4. Обосновать повышение эффективности работы ВПМ через сокращение времени рабочих циклов, на основе использования дополнительных элементов, имеющих адаптивный характер для гидравлической системы.

Методы исследования. В работе использованы методы теоретической механики, кинематики и динамики движения манипуляторов, вычислительный и натурный эксперименты. Обработка результатов производилась методами математической статистики.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена проверкой адекватности разработанной математической модели использованием комплексного подхода к исследованию, включающего проведение численных и физических экспериментов, а также применение статистических методов для оптимизации планирования и анализа полученных данных.

Защищаемые научные положения.

1. Математическая модель и результаты математического моделирования шарнирно-сочлененного манипулятора, позволяющая оценить пространственное перемещение элементов ШСМ при движении рабочего органа (ЗСУ), близкого к плоскопараллельному.

2. Механизм подстройки параметров управления траекторией движения рукояти и стрелы ВПМ, обеспечивающее движение ЗСУ близкого к плоскопараллельному.

3. Экспериментальная зависимость положения ЗСУ ВПМ в вертикальной плоскости от вылета при использовании механизма подстройки параметров управления траекторией движения рукояти и стрелы ВПМ

Научная новизна результатов диссертационного исследования состоит в следующем.

1. Математическая модель и результаты математического моделирования шарнирно-сочлененного манипулятора, позволяющая оценить пространственное перемещение элементов ШСМ при движении рабочего органа (ЗСУ), близкого к плоскопараллельному.

2. Механизм подстройки параметров управления траекторией движения рукояти и стрелы ВПМ, обеспечивающий движение ЗСУ близкого к плоскопараллельному.

3. Экспериментальная зависимость положения ЗСУ ВПМ в вертикальной плоскости от вылета при использовании механизма подстройки параметров управления траекторией движения рукояти и стрелы ВПМ.

Практическая значимость работы заключается:

1. Обеспечении движения ЗСУ ВПМ близкого к плоскопараллельному, позволяющего повысить эффективность работы и автоматизировать работу ЗСУ.

2. Обеспечении возможности применения адаптивного характера управления траекторией рукояти, стрелы и ЗСУ одним комплексным устройством управления.

3. Выявлении зависимости положения в вертикальной плоскости ЗСУ ВПМ от вылета при использовании разработанного механизма подстройки параметров управления траекторией движения рукояти и стрелы ВПМ одним комплексным устройством.

4. Сокращении времени рабочего цикла наводки и подтягивания спиленного дерева при использовании разработанного механизма подстройки параметров управления траекторией движения рукояти и стрелы ВПМ одним комплексным устройством.

Диссертационное исследование выполнено в соответствии с паспортом научной специальности 4.3.4. «Технологии, машины и оборудование для лесного хозяйства и переработки древесины» соответствуют пунктам: 5. «Компоновка, типы, параметры и режимы работы машин лесохозяйственных и лесопромышленных производств».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и были одобрены на научно-практических конференциях в ФГБОУ ВО «Поволжский государственный технологический университет» (г. Йошкар-Ола, 2014-2018 гг.), ФГБОУ ВО «СПбГЛТУ» (г. Санкт-Петербург, - 2014-2015 гг.), XVI Международной молодежной научной конференции «СЕВЕРГЕОЭКОТЕХ-2015» (ФГБОУ ВО «УХТГУ», г. Ухта 2015 г.) 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2016 - Proceedings (г. Челябинск, 2016 г.). IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 6, Politics, Industry, Science, Education. Сер. "VI All-Russian Science and Technology Conference: Forests of Russia: Politics, Industry, Science, Education, FR 2021" (г. Санкт-Петербург, 2021 г.) I Инженерном форуме «Ресурсы и технологии: интеграция науки и бизнеса» (г. Петрозаводск).

Публикации. Результаты основных научных исследований по теме диссертации освещены в 13 научных работах, 2 из них опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 4 статей - в изданиях, индексируемых в Scopus и Web of Science , и 3 патентах на изобретение РФ

Личное участие автора в получении результатов. Автором выполнены анализ существующего уровня развития, постановке целей и задач исследования, разработка и экспериментальная проверке адекватности математической модели ШСМ ВПМ с движением ЗСУ, близким к плоскопараллельному, разработка механизма подстройки параметров управления траекторией движения рукояти и стрелы ВПМ близкого к плоскопараллельному одним комплексным устройством.

Структура работы: Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и рекомендаций, списка использованных источников, включающего 184 наименования, из них 109 на иностранном языке. Основное содержание работы изложено на 142 страницах машинописного текста, иллюстрировано 42 рисунками, сопровождено 33 таблицами и 7 приложениями.

Глава 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ РАЗВИТИЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

МАНИПУЛЯТОРОВ

Анализ существующего уровня развития целесообразно вести на основе анализа уровня развития плоскопараллельных манипуляторов общепромышленного применения с выделением манипуляторов, обеспечивающих движение рабочего органа лесозаготовительных машин близкого к плоскопараллельному.

Сравнительный анализ современного уровня развития лесозаготовительной техники отечественного и зарубежного производства показывает, что широкое использование средств автоматизации в зарубежной лесозаготовительной технике для совершения основных операций позволяет значительно повысить производительность труда при заготовке древесины. Отечественная лесозаготовительная техника обладает меньшим уровнем автоматизации основных рабочих процессов, что негативным образом сказывается на ее производительности и, в конечном счете, на эффективности.

Для ораганизации лесозаготвительных работ большого объема ключевой единицей техники, вовлеченной в рабочий процесс, выступают широкозахватные полноповоротные валочно-пакетрующие машины (ВПМ), в частности, ныне выпускаемые отчественные ВПМ ЛП-19.

Исходя из вышесзложенного, производительность труда при заготовке древесины может качественно оптимизирована в части ее повышения, за счет повышения эфеективности работы широкозахватной полноповоротной ВПМ, одним из путей которого является автоматизация технологических процессов наводки манипулятора, спиливания и подтяжки спиленного дерева. Для решения поставленной задачи необходимо исследование параметров движения рабочего органа с последующей модернизацией гидравлической системы, не вносящей координальных изменений в конструкцию ВПМ ЛП-19.

1.1. Анализ иностранных научных публикаций в области развития устройств и манипуляторов, обеспечивающих движение рабочего органа близкого к

плоскопараллельному

Анализ мирового уровня развития промышленных плоскопаралельных манипуляторов, выполненных на основе изданий, индексируемых в базах Scopus и Web of Science по ключевому выражению "planar parallel manipulator", показывает, что основные современные работы сосредоточены в области повышения скорости работы или разработки высокоскоростных манипуляторов.

Анализ публикаций по состоянию на 2024 год, индексируемых в базе данных Web of Science и Scopus, показывает, что основными странами, в которых ведутся работы в области повышения скорости работы или разработки высокоскоростных манипуляторов, являются:

• Китай - 115 работ, наиболее близких к разрабатываемой тематике [1-10], среди ведущих научных организаций Китая по рассматриваемой тематике можно выделить Tsinghua University, Harbin Institute of Technology, South China University of Technology, University of Science and Technology of China, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics;

• Канада - 96 работ, наиболее близких к разрабатываемой тематике [11-20], среди ведущих научных организаций Канады по рассматриваемой тематике можно выделить University de Moncton, University Laval, University of New Brunswick, University of Toronto, McGill University, University of Victoria;

• Франция - 45 работ, наиболее близких к разрабатываемой тематике [21-30], среди ведущих научных организаций Франции по рассматриваемой тематике можно выделить Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes, CNRS Centre National de la Recherche Scientifique, Ecole Centrale de Nantes, INSA Rennes, Universite d' Auvergne Clermont-FD 1 ;

• Индия - 42 работы, наиболее близких к разрабатываемой тематике [31-40], среди ведущих научных организаций Индии по рассматриваемой тематике можно выделить Indian Institute of Technology Indore, SASTRA Deemed University, Indian Institute of Technology Delhi;

• Иран - 25 работ, наиболее близких к разрабатываемой тематике [41-50], среди ведущих научных организаций Ирана по рассматриваемой тематике можно выделить K.N. Toosi University of Technology, Babol Noshirvani University of Technology, University of Tehran, Yazd University, Ferdowsi University of Mashhad;

• Южная Корея - 25 работ, наиболее близких к разрабатываемой тематике [5160], среди ведущих научных организаций Южной Кореи по рассматриваемой тематике можно выделить Ulsan University, University of Danang, Yeungnam University, Korea Institute of Machinery & Materials, Gwangju Institute of Science and Technology;

• США - 24 работы, наиболее близких к разрабатываемой тематике [61-70], среди ведущих научных организаций США по рассматриваемой тематике можно выделить University at Buffalo, State University of New York, University of California, University of California, Stanford University;

• Турция - 18 работ, наиболее близких к разрабатываемой тематике [71-80] , среди ведущих научных организаций Турции по рассматриваемой тематике можно выделить Middle East Technical University METU, Kocaeli Universitesi;

• Бразилия - 14 работ, наиболее близких к разрабатываемой тематике [81-90] , среди ведущих научных организаций Бразилии по рассматриваемой тематике можно выделить Universidade de Sao Paulo - USP, Universidade Federal de Santa Catarina;

• Великобритания - 14 работ, наиболее близких к разрабатываемой тематике [91-100].

При этом на долю исследователей России приходится всего 4 работы за период с 2008 по 2019 год [101-104] и 2 организации: Университет Иннополис и Институт машиноведения РАН им. А.А. Благонравова. Среди исследователей можно выделить Александра Климчика и Владимира Глазунова, которые ведут работу в составе международных российско-французких и российско-вьетнамских научно-исследовательских групп в области исследования жесткости манипуляторных систем.

Следует отметить, что подавляющее большинство мировых работ в области развития устройств и манипуляторов, обеспечивающих плоскопараллельное движение, ведется в направлении Engineering (447 работ из 513) и Computer Science (278 работ из 513).

Анализ мировых научных публикаций позволяет выявить основные тенденции развития устройств и манипуляторов, обеспечивающих плоскопараллельное движение рабочего органа, заключающиеся в повышении быстродействия или разработке новых высокоскоростных конструкций.

1.2. Анализ российских научных публикаций в области развития устройств и манипуляторов, обеспечивающих движение рабочего органа близкого к

плоскопараллельному

Среди диссертационных работ отечественных исследователей по рассматриваемой тематике, защищенных за последние 30 лет, можно выделить 20 работ [105-124], из них непосредственно по тематике и научной специальности настоящей диссертации 2 работы сотрудников ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»: С.В. Долженко на тему «Обоснование параметров механизма поворота гидроманипулятора сортиментовоза с энергосберегающим демпфирующим устройством» и З.А. Хуако на тему «Обоснование параметров и режимов работы лесопромышленного манипулятора».

В масштабах Российской Федерации ведутся работы в области обеспечения эффективной работы манипуляторов, в том числе реализующих плоскопараллельное движение, в ФГБОУ ВО «Омский государственный технический университет», ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный университет», ФГБОУ ВО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова», ФГБОУ ВО «Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина», ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», ФГБУН Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Российской академии наук, ФГБОУ ВО «Московский государственный университет приборостроения и

информатики», ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет», ФГБОУ ВО «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева», ФГБУН Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук, ФГБОУ ВО «Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова», ФГБОУ ВО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)», ФГБОУ ВО «Брянский государственный технический университет», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.», ФГБУН Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет».

Анализ защищенных диссертационных работ за последние 7 лет в области развития устройств и манипуляторов, обеспечивающих плоскопараллельное движение, ведется по следующим научным специальностям:

• 05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин (1 работа);

• 05.02.05 - Роботы, мехатроника и робототехнические системы (2 работы);

• 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (1 работа);

• 05.02.18 - Теория механизмов и машин (2 работы);

• 05.05.04 - Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины (1 работа);

• 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы (2 работы);

• 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы;

• 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (3 работы);

• 05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (1 работа);

• 05.13.17 - Теоретические основы информатики (1 работа);

• 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ (3 работы);

• 05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства (2

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности работы широкозахватной полноповоротной валочно-пакетирующей машины совершенствованием системы управления рабочим органом»

работы).

При этом количество работ по направлению Engineering примерно соответствует количеству работ по направлению Computer Science и не в полной мере отвечает общемировым тенденциям.

Анализ российских научных публикаций позволяет говорить о необходимости получения новых научных результатов, на базе которых возможна разработка эффективных решений устройств и манипуляторов, обеспечивающих показатели производительности и эффективности на уровне лучших зарубежных аналогов.

1.3. Анализ российских литературных и патентных источников в области развития устройств и манипуляторов, обеспечивающих движение рабочего органа близкого к плоскопараллельному

Валочно-пакетирующие машины (ВПМ) нашли широкое применение не только при сплошных рубках, но и в качестве базовых при создании техники для рубок ухода [126]. Для повышения эффективности применения, в том числе роста производительности и сокращения подготовительного времени, проводится постоянное совершенствование их конструкции и управления. Вопросами исследования и разработки валочно-пакетирующих машин занимались В.А. Александров, А.В. Александров, И.В. Григорьев, И.И. Тихонов, А.И. Никифорова, Ю.А. Ширнин, Е.М. Онучин, Н.Р. Шоль, ГШ. Гасымов, Я.И. Шестаков, И.Н. Багаутдинов, А.Н. Сухих, В.А. Иванов, С.М. Сыромаха и другие [125, 128-135, 137139, 144-151]. Конструкции ВПМ содержат базовое шасси, являющееся унифицированным, поворотную платформу или колонну с технологическим оборудованием, дополнительное оборудование для формирования пачки. Технологическое оборудование устанавливается на манипуляторе и представляет собой захватно-срезающее устройство, в некоторых случаях дополняемое накопителем или захватом для направленной валки. Рабочими органами являются цепные пилы и получившие в последнее время распространение дисковые фрезы. Последние применяются не только для спиливания деревьев, но и срезания

кустарника.

В этом случае требуется обеспечить плоскопараллельное движение захватно-срезающего устройства (ЗСУ) во избежание заклинивания фрезы. Плоскопараллельная траектория движения рабочего органа также выгодна для снижения времени наведения ЗСУ на спиливаемое дерево, составляющего до 40 % длительности всего цикла.

Создать плоскопараллельное движение манипулятора с помощью ручной системы управления является затруднительным, поскольку она предполагает последовательное включение его звеньев. Существуют следующие пути решения данной проблемы:

- применение манипуляторов с кинематической схемой, обеспечивающей плоскопараллельное движение рабочего органа [126];

- согласование приводов звеньев манипулятора. Исследованию и разработке манипуляторов посвящены работы

Н.Р. Шоля, В.С. Сюнёва, В.А. Александровам, Ю.А. Ширнина, З.К. Емтыля, Ю.Ю. Герасимовыма, Ю.П. Эпштейна, А.П. Татаренко, А.А. Смыкова, А.А. Селиверстова, А.П. Соколова, Э.Ф. Герца, А.В. Андронова, Я.И. Шестакова, И.Н. Багаутдинова, Е.М. Онучина, И.А. Лагерева, И.В. Григорьева, И.И. Тихонова, З.А. Хуако, С.В Долженко и других [126, 136, 140-151]. Анализ состояния вопроса позволил сделать следующие выводы.

Существующие на сегодня кинематические схемы манипуляторов можно разделить на следующие виды [126]:

1) шарнирно-сочлененные;

2) шарнирно-сочлененные с телескопическими звеньями;

3) шарнирно-рычажные;

4) шарнирно-рычажные с телескопическими звеньями;

5) пространственные;

6) телескопические.

Шарнирно-сочлененные манипуляторы являются наиболее распространенными и применяются практически во всех видах технологических

машин. Каждое звено таких манипуляторов (колонна, стрела, рукоять, рабочий орган) имеет отдельный привод. Для осуществления плоскопараллельного движения скорости приводов должны быть строго согласованы между собой. Это усложняет систему управления, что является недостатком. Преимущество данной схемы состоит в универсальности манипулятора, способного в общем случае реализовывать различные траектории движения рабочего органа.

Получение плоскопараллельной траектории возможно при использовании телескопического звена (стрелы или рукояти). При этом остальные звенья манипулятора должны оставаться неподвижными. Такая схема используется, например, в экскаваторах-планировщиках, манипуляторах лесотранспортных машин, харвестерах. Достоинством является конструктивная простота реализации плоскопараллельного движения (используется один привод). Недостаток заключается в снижении технологических возможностей манипулятора вследствие ограниченности вылета.

Манипуляторы с шарнирно-рычажными схемами нашли применение в грузоподъемных устройствах и позволяют совершать плоскопараллельное перемещение (как правило, вертикальное) на значительные расстояния с помощью одного или двух приводов. При этом плоскопараллельная траектория реализуется благодаря кинематическим связям между звеньями. Преимуществами этих схем явлюется простота управления, высокая надежность, компактность и малая масса. Недостаток - ограниченность применения из-за строго заданной траектории движения рабочего органа, что делает невозможным использование таких манипуляторов в универсальном оборудовании.

Добавление в шарнирно-рычажную схему телескопического звена позволяет расширить рабочее пространство манипулятора за счет изменения вылета. Тем не менее, значительные перемещения рабочего органа остаются возможными только в одном направлении.

Манипуляторы с пространственной схемой содержат два или более звена с изменяемой длиной (как правило - гидроцилиндры), каждое из которых управляется индивидуально. Преимущество этих схем состоит в возможности

совмещения операций и развития значительных усилий на рабочем органе. Однако для реализации плоскопараллельного движения пространственные манипуляторы малопригодны из-за сложности управления.

Телескопические манипуляторы, так же, как и шарнирно-рычажные, осуществляют плоскопараллельное перемещение рабочего органа на значительные расстояния и обладают теми же преимуществами и недостатками. Движение рабочего органа таких манипуляторов также ограничено одним направлением, что не позволяет применять их на универсальных технологических машинах.

Для приведения в действие манипуляторов используются гидравлические и пневматические приводы, тросовые приводы с лебедкой, электрические приводы. Также звенья манипуляторов могут перемещаться под действием сил тяжести.

В зависимости от способа передачи движения гидроприводы оснащаются [126] тросовыми или зубчатыми передачами, шарнирно-рычажными механизмами, гидроцилиндрами и гидромоторами. Последние два вида гидроприводов способны развивать наибольшие усилия и конструктивно более просты. Тросовые, зубчатые и шарнирно-рычажные передачи позволяют реализовать большие перемещения от одного гидроцилиндра или гидромотора и поэтому используются в телескопических звеньях. Однако передаточные механизмы создают дополнительные потери мощности и снижают надежность привода. Поэтому наибольшее применение в универсальном оборудовании находят гидромоторы и гидроцилиндры.

Электроприводы манипуляторов выполняются, как правило, с зубчатыми передачами и обладают большей удельной массой на единицу мощности и инерционностью. Усилия, развиваемые пневмоприводами, ограничены рабочим давлением. В связи с этим данные приводы не получили распространения в манипуляторном оборудовании лесозаготовительных машин.

Таким образом, для осуществления плоскопараллельного перемещения рабочего органа ВПМ наиболее пригодным является манипулятор шарнирно -сочлененной конструкции, приводимый в действие гидроцилиндрами. При этом скорости выдвижения и втягивания их штоков должны быть строго

согласованными между собой.

Согласование работы гидроприводов может осуществляться следующими путями:

- последовательным соединением гидродвигателей звеньев манипулятора

[127];

- использованием электрогидравлических систем управления, регулирующих расход жидкости в гидроцилиндрах в зависимости от текущего значения скорости и положения рабочего органа.

Первый способ является более простым, однако точность движения манипулятора в этом случае связана с соотношениями эффективных площадей гидроцилиндров, ограниченных номенклатурой выпускаемых гидроагрегатов. Кроме того, при последовательном соединении гидродвигателей для развития заданного усилия требуется большее давление насоса.

Второй способ хотя и является конструктивно более сложным, но позволяет повысить точность плоскопараллельного движения рабочего органа, а при необходимости - автоматизировать наведение ЗСУ на выбранное дерево. Реализация плоскопараллельного движения манипулятора с помощью электрогидравлической системы управления применяется в зарубежных валочно-пакетирующих машинах и харвестерах. Примером может служить система RCS ВПМ John Deere 859M [130].

Управление манипулятором, как правило, является встроенным и устанавливается в процессе изготовления машины. В связи с этим существует потребность в компактных навесных системах управления, позволяющих осуществлять плоскопараллельное движение рабочего органа манипулятора, которыми возможно оснащать любые машины с минимальной доработкой конструкции.

Анализ уровня развития литературных источников и объектов интеллектуальной собственности в области конструкции манипуляторов, обеспечивающих плоскопараллельное движение рабочих органов, а также

способов и устройств управления ими вообще и в лесных машинах в частности, позволяет сделать вывод о необходимости разработки новых конкурентоспособных конструкций, способов и устройств управления манипуляторами лесозаготовительных машин, получивших наиболее широкое промышленное применение.

1.4. Формулирование цели исследования

Особое практическое значение при совершенствовании движения рабочего органа манипуляторных гидрофицированных машин будут иметь решения, направленные на уменьшении длительности изменения положения манипулятора из одного крайнего положения в другое без дополнительного нагружения гидравлической станции машины.

Очевидно, что кратчайший путь между двумя крайними положениями - это путь, проходящий вдоль отрезка соединяющие эти крайние положения. Поэтому основная цель по совершенствованию движения рабочего органа ВПМ, учитывая особенность применения - наведение на дерево и подтаскивание спиленного дерева, состоит в обеспечении движения близкого к прямолинейному из точки минимального вылета ЗСУ к точке максимального вылета и в обратном направлении. Принимая во внимание, в первом приближении условие, что подстилающая поверхность на участке работы ВПМ имеет уровень близкий к горизонту, задача совершенствования движения рабочего органа ВПМ сводится к задаче обеспечения движения рабочего органа близкого к параллельному по отношению к подстилающей поверхности в плоскости действия манипулятора, то есть к обеспечению движения близкого к плоскопараллельному без дополнительного нагружения гидравлической станции машины. Для достижения поставленной цели необходимо решить задачу разработки математической модели шарнирно-сочлененного манипулятора (ШСМ) ВПМ, позволяющую оценить пространственное перемещение элементов ШСМ при движении рабочего органа (ЗСУ), близкого к плоскопараллельному [162].

Для разработки технического решения обеспечения движения рабочего органа ВПМ близкого к плоскопараллельному без дополнительного нагружения

гидравлической станции машины необходимо определение объемов жидкости всасываемых и вытесняемых поршневыми и штоковыми полостями гидроцилиндров привода стрелы и рукояти ВПМ.

Выводы по первой главе

1. Анализ мировых научных публикаций позволяет выявить основные тенденции развития устройств и манипуляторов, обеспечивающих плоскопараллельное движение рабочего органа, заключающиеся в повышении быстродействия или разработке новых высокоскоростных конструкций.

2. Анализ научных публикаций российских исследователей позволяет говорить о необходимости получения новых научных результатов, на базе которых возможна разработка эффективных решений устройств и манипуляторов, обеспечивающих показатели производительности и эффективности на уровне лучших зарубежных аналогов.

3. Анализ уровня развития объектов интеллектуальной собственности в области конструкции манипуляторов, обеспечивающих плоскопараллельное движение рабочих органов, а также способов и устройств управления ими вообще и в лесных машинах в частности, позволяет сделать вывод о необходимости разработки новых конкурентоспособных конструкций, способов и устройств управления манипуляторами лесозаготовительных машин.

4. На основании существующего уровня развития устройств и манипуляторов лесозаготовительной техники целью настоящей работы является совершенствование системы управления рабочего органом валочно-пакетирующей машины для повышения эффективности ее работы на примере ЛП-19, получившей наиболее широкое промышленное применение и являющейся единственной серийной машиной, выпускаемой в Российской Федерации.

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ШАРНИРНО-СОЧЛЕНЕННОГО МАНИПУЛЯТОРА ШИРОКОЗАХВАТНОЙ ПОЛНОПОВОРОТНОЙ ВАЛОЧНО-ПАКЕТИРУЮЩЕЙ МАШИНЫ ЛП-19 С ЗАДАННЫМ ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ДВИЖЕНИЕМ ЗАХВАТНО-

СРЕЗАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

2.1. Математическая модель шарнирно-сочлененного манипулятора широкозахватной полноповоротной валочно-пакетирующей машины ЛП-19

с заданным плоскопараллельным движением захватно-срезающего

устройства

На рисунке 2.1 представлена исходная расчетная схема с нанесенной расчетной сеткой и исходными осями. Преобразуем ее в эквивалентную схему (рис. 2.2) которая позволит разработать математическую модель плоскопараллельного движения. [182]

wrmf:maaa:EEEj-1-►

о

Рисунок 2.1 - ВПМ ЛП-19 исходная расчетная схема

Плоскопараллельное движение ЗСУ характеризуется постоянством положения угла наклона ЗСУ (Z 5 = const, LCCiCj и OCC2C4C3). Таким образом, зная траекторию движения т.С и ее величину, в процессе изменения вылета манипулятора с минимального значения до максимального от оси поворота

платформы, необходимо определить изменения длин гидроцилиндров стрелы (Д1), рукояти (Д2) и ЗСУ (Д3) (рис. 2.3). [159, 160].

Рисунок 2.2 - Эквивалентная расчётная схема ВПМ ЛП-19

То есть необходимо решить обратную задачу по известной величине вылета манипулятора и ее параметрам. Эти величины взаимосвязаны с расходами жидкости в гидроцилиндрах, что как следствие позволяет определить характер и величины «перетекания» жидкости из одного гидроцилиндра в другой (рис. 2.3).

Рисунок 2.3 - Схема работы гидроцилиндров при выдвижении ЗСУ В расчетной схеме (см. рис. 2.2) плоскопараллельного выдвижения ЗСУ известными величинами являются:

1) длины звеньев:

• АВ - стрела;

• ВС - рукоять;

• ^СС;С5 и □СС2С4С3

• и другие геометрические параметры звеньев по рисунку 2.2;

2) высота пня спиленного дерева Д4;

3) начальные величины углов в, у;

4) угол положения гидроцилиндра стрелы а. Переменными (искомыми) величинами будут являться:

1) углы положения стрелы в и рукояти у;

2) длины (вылет) гидроцилиндров стрелы (Д1), рукояти (Д2) и захватно-срезающего устройства (рабочего органа) (Д3).

Рассмотрим основополагающий треугольник ДАО1С (см рис. 2.2) определяющий вылет манипулятора и изменение угла у, в котором известными

величинами являются стороны АО1 и СО1. Для нахождения стороны АС (рис. 2.4) используем теорему Пифагора, тогда

ас2=ао2 + со2 ^ лс = тао2тсо2 (2.1)

А

О1

Рисунок 2.4 - Рассматриваемый ДАО 1С

В рассмотренном треугольнике сторона СО1 является параллельной лучу из т.А и поэтому угол у является накрестлежащим и равным, который определяется по формуле тангенса угла

А01 СО,

^ ф = аг^

АО1

СО,

(2.2)

Для нахождения угла Р необходимо рассмотреть ДАВС (рис. 2.5) относительно этого угла.

в

А

Рисунок 2.5 - Рассматриваемый ДАВС

Используя теорему косинусов, можно получить необходимые математические зависимости параметров треугольника:

ВС2 = АВ2 + АС2 - 2 х АВ х АС х соэО? + (2.3)

Решение данного уравнения позволяет определить искомый угол:

'АВ2+АС2-ВС2>

+ = aгccos

2хАВхАС

(2.4)

С

С

Тогда

а /ав2+ас2-вс2\

д = arccos (-) —ф. (2.5)

^ V 2ХАВХАС / ^ 4 '

Далее для определения угла у необходимо рассмотреть ДАВС (рис. 2.5) относительно данного угла. Используя теорему косинусов аналогично предыдущему выражению можно получить необходимые математические зависимости параметров треугольника относительно этого угла:

АС2 = АВ2 + ВС2 - 2 Х АВ Х ВС Х ^(у). (2.6)

Решение данного уравнения относительно угла у позволяет получить зависимость данного угла от параметров треугольника:

. ч ав2+вс2-ас2 /ав2+вс2-ас2\ cos(y) =- ^ у = arccos (-). (2.7)

у 2ХАВХВС V 2ХАВХВС ) х '

Таким образом, были получены зависимости всех углов (у, в, у) манипулятора при изменении вылета.

Для поиска зависимостей изменения длин гидроцилиндров во время плоскопараллельного выдвижения ЗСУ используем образуемые этими гидроцилиндрами треугольники, а также теорему косинусов [149-151].

Рассмотрим ДАО2А2 (рис. 2.6).

в

о2

Рисунок 2.6 - Рассматриваемый ДАО2А2

Для определения изменения хода гидроцилиндра привода стрелы (Д1) в зависимости от вылета, используем теорему косинусов. Для определения Д1 рассмотрим изменение угла т.е. от значения к значению , с помощью этой

теоремы получаем зависимость вида:

О2А22 = АО22 + АА22 - 2 х АО2 х АА2 х соя(& + а), к(О2А2 + Д1)2 = АО22 + АА22 - 2 х АО2 х АА2 х соя(?2 + а),

О2А22 + 2О2А2 х Д1 + Д12 =

О2А22 - АО22 - АА2 = = -2АО2 х АА2 х соя(& + а), -2АО2 х АА2 х соя(& + а) + 2О2А2 х Д1 + Д12 = -2АО2 х АА2 х соя(^2 + а);

-2А2О2±Л ¿1.. =-^

'11,2

Тогда

¿1 =

4АО22 - 16АО2 х АА2 яп2я + ^ + ^х ят^1-^ - 2А2О2

2

(2.8)

= АО22 + АА22 - 2 х АО2 х АА2 х соя(& + а), (2.9)

.О2А22 = АО22 + АА22 - 2 х АО2 х АА2 х соя(& + а);

(2.10)

2А2О2 х Д1 + Д12 = 2АО2 х АА2 х (соя(& + а) - соя(02 + а)); (2.11) Д1 х (2А2О2 + Д1) = -4АО2 х АА2 я1п2а+^1+^2 х ят^2; (2.12)

Д12 + 2А2О2 х Д1 + 4АО2 х АА2 зш2а+^2х (2.13)

4АО22 - 16АО2 х АА2 я1п2а + ^1+^2 х ят^1^

(2.14)

. (2.15)

2

Рисунок 2.7 - Рассматриваемый А А1ВВ2

Для определения изменения хода гидроцилиндра привода рукояти (А2) в

зависимости от вылета рассмотрим изменение угла у, т.е. от значения у1 к значению

у2 используем теорему косинусов, с помощью которой получаем зависимость вида

( А1В22 = А^2 + ВВ22 - 2 х А1В х ВВ2 х ^(уД 1(Л152 + Л2)2 = Л152 + 5522 - 2 х А1В х ВВ2 х cos(y2) .

А1В22 + 2 х А1В2 х Д2 + Д22 =

= А1В2 + ВВ22 - 2 х А1В х ВВ2 х ^(у2).

2^ х Д2 + Д22 = 2 х А1В х ВВ2 х cos(y1) - 2 х А1В х ВВ2 х cos(y2);

(2.16)

(2.17)

Д22 + 2Л152 х Д2 + 4 х А1В х ВВ2 smrl+Z2 х = 0; (2.18)

-2А152 ±

Д

4А1Я22 - 16А15 х 552 sin 71 + 72 х sm^1—72

2

2

21,2 = Тогда

2

(2.19)

А? =

\

4А1522 - 16А15 х 552 sin7l + 72 х sin 71 2 72 - 2А152

2

(2.20)

Рисунок 2.8 - Рассматриваемый Д В1СС1

Для определения изменения хода гидроцилиндра привода наклона захватно-срезающего устройства (Д3) в зависимости от вылета рассмотрим изменение угла 6, т.е. от значения 61 к значению используем теорему косинусов, с помощью которой получаем зависимость вида:

Г 51С12 = 51С2 + СС12 - 2 х 51С х СС1 х соя(^ + у-51),

1(Я1С1 + Д3)2 = 51С2 + СС12 - 2 х 51С х СС1 х соя(£ + у- 52). ( . )

В1С12 + 251С1 х Д3 + Д32 = = 51С х СС1 - 2 х 51С х СС1 х соя(£ + у- 52), (2.22)

Д32 + 2 х 51С х Д3 = 2 х 51С х СС1 х х соя(£ + у-51)2 х 51С х СС1 х соя(£ + у-52), (2.23)

Д32 + 2 х 51С х Д3 + 451С х СС1 х

2£ + 2у-51-52 52-51

х ят-х ят-= 0, (2.24)

22

—2^16! ±

Дч._ =

\

451С12 - 1651С х СС1 51П ——-—1—2 х -1

2

2

1,2

(2.25)

Тогда

Д=

451С12 - 1651С х СС1 s1п

^2^ + 27-^1-5, ^52-^1

2

х sm■

2 2

2

(2.26)

Найденные геометрические зависимости позволяют определить ход гидроцилиндров при плоскопараллельном выдвижении ЗСУ машины, а также необходимые объемы гидравлической жидкости в гидроцилиндрах для осуществления данной операции. [182]

Рисунок 2.9 - Геометрические параметры гидроцилиндра

На рисунке 2.9 представлены основные геометрические параметры гидроцилиндра. Для нахождения объема жидкости подачи и слива в поршневой и штоковой полостях будем использовать следующие зависимости:

7гц. шт = (5п - 5ш) х Д (2.27)

7гц. порш = 5п х Д (2.28)

где 5п, 5шток - площади поршня поршневой полости и поршня штоковой полости гидроцилиндра, м2;

А - ход поршня гидроцилиндра (ход гидроцилиндра), м. Площадь поршня поршневой полости гидроцилиндра определяется по формуле

5п = (я х £2)/4, (2.29)

где Б - диаметр поршня, м.

2

Площадь поршня штоковой полости гидроцилиндра определяется по формуле

5ш = X (О - Ю2)/4, (2.30)

где ё - диаметр штока, м.

Определим зависимости объемов жидкостей в гидроцилиндрах от изменения углов, образуемых стрелой, рукоятью, ЗСУ. На рисунке 2.3 видно, что при осуществлении плоскопараллельного движения ЗСУ (в момент наведения на дерево) рассматриваемая гидрокинематическая схема работает следующим образом:

для увеличения вылета стрелы гидроцилиндры его привода втягиваются; таким образом, излишки жидкости из поршневой полости можно использовать для привода других гидроцилиндров манипуляторов. В момент увеличения вылета рукояти и ЗСУ гидроцилиндры их приводов выдвигаются, жидкости штоковых полостей которых можно использовать также. Таким образом, выдвижение манипулятора сопровождается выработкой излишков жидкостей в гидроцилиндрах привода. Появляется возможность их взаимного использования, которое может быть выражено следующим образом:

2хУгц .порш.стр У+Угц.порш.рук+Угц.порш. ЗСУ, (2.31)

где V- уравнивающий объем жидкости, зависимый от величины вылета

манипулятора:

V Vгц.порш.рук+Vгц.порш. ЗСУ-2XVгц .порш.стр. (2.32)

|7| = 5п х

\

4А1Я22 - 16А15 х siп7l + 72 х sin 71 - 72 - 2А152

-+

+5п х

_2

4Й, С,2 - 16&, С х СС, етп

М

451С12 - 1651С х СС1 siп + 27 ^ х siп - ^ - 251С1

-2 х 5п х

_2

^4АО22 - 16АО2 х АА2 siп 2я + & + ^ х - 2А2О2

2

(2.33)

2.2 Математическое моделирование шарнирно-сочленненного манипулятора с заданным плоскопараллельным движением захватно-срезающего устройства широкозахватной полноповоротной валочно-пакетирующей

машины ЛП-19

На основе разработанной в главе 2 математической модели выполнены вычислительные эксперименты и анализ полученных данных на адекватность теоретических разработок автора.

2.2.1. Исходные данные для математического моделирования

В качестве исходных данных использованы технические и конструктивные данные валочно-пакетирующей машины ЛП-19 (рисунок 2.10) и ее силовых элементов:

• вылет манипулятора (до центра зажатого дерева диаметром 60 см от оси вращения поворотной платформы, м: наибольший 8,0; наименьший 3,8; согласно Техническим условиям ТУ 4851-001-34015740-01 «Машины валочно-пакетирующие ЛП-19А, ЛП-19Б и ЛП-19»

• параметры гидроцилиндра рукояти, гидроцилиндра стойки захватно -срезающего устройства: 140х90х1400;

• параметры гидроцилиндров стрелы: 140х90х1120.

Рисунок 2.10 - широкозахватная полноповоротная валочно-пакетирующая машина ЛП-19 ООО «Фирма «ЛЕСТЕХКОМ». Фото автора.

2.2.2. Результаты математического моделирования

В работе будем исследовать изменение параметров от минимального вылета - 3,8 м (от оси поворота платформы до оси дерева зажатой в ЗСУ) до максимального вылета манипулятора - 8 м.

Математические вычисления выполнены в среде Microsoft Excel 2010.

Результаты математического моделирования представлены ниже на рисунках 3.2 - 3.6.

На рисунке 2.11 представлены графики изменения длин гидроцилиндров привода стрелы, рукояти и ЗСУ в зависимости от вылета манипулятора (с минимального до максимального).

«

а

ч х

X П X Я О

а

ч

и «

35

я

п «

3,80 3,70 3,60 3,50 3,40 3,30 3,20 3,10 3,00 2,90 2,80 2,70 2,60 2,50 2,40 2,30 2,20 2,10 2,00 1,90 1,80 1,70

■стрела рукоять зсу

3,8 4,3 4,9 5,4 5,9 6,4 7,0 7,5 8,0

Вылет манипулятора, м

Рисунок 2.11 - Изменение длин гидроцилиндров привода стрелы, рукояти и ЗСУ в зависимости

от вылета манипулятора

Абсолютные изменения хода штоков гидроцилиндров привода стрелы, рукояти и ЗСУ представлен на рисунке 2.12.

еа о а о н

3

«

4 й к

X

а X а

2

м «

2 х

н 2

п

о «

3

0,23 0,20 0,18 0,15 0,13 0,10 0,08 0,05 0,03 0,00

стрела

рукоять

зсу

4,325 4,850 5,375 5,900 6,425 6,950 7,475 8,000 Вылет манипулятора, м

Рисунок 2.12 - Абсолютные изменения хода штоков гидроцилнидров привода стрелы, рукояти и ЗСУ в зависимости от вылета манипулятора

Объемы жидкости в штоковой и поршневой полостях при движении гидроцилиндров привода стрелы, рукояти и ЗСУ представлены на рисунках 2.132.15.

<и

2 ^

ш я

« а

8 4

« х

с ^

Н О

а а

® н £

=

^ н

I °

ш о С

ю О

0,00350 0,00300 0,00250 0,00200 0,00150 0,00100 0,00050 0,00000

г/ц стр. порш. г/ц стр. шт.

4,325 4,850 5,375 5,900 6,425 6,950 7,475 8,000 Вылет манипулятора, м

Рисунок 2.13 - Объем жидкости в полостях гидроцилиндра привода стрелы в зависимости от вылета манипулятора

ш

0,00350

> <-» <- (

*-»

г , 0,00300

т го

го о,

0,00250

4 ^ § |

5 ^0,00200

0 & г/ц рук. порш. аг е! 0,00150

5 ьЕ г/ц рук. шт.

* ь 0,00100

1 §

«и О 0,00050 ,0 с ю ю

° 0,00000

4,325 4,850 5,375 5,900 6,425 6,950 7,475 8,000

Вылет манипулятора, м

Рисунок 2.14 - Объем жидкости в полостях гидроцилиндра привода рукояти в зависимости от

вылета манипулятора

2? а » ч к щ

5 i

я я

8 i

з ё

^ ч

ш о В

О м

0,00300 0,00250 0,00200 0,00150 0,00100 0,00050 0,00000

4,325 4,850 5,375 5,900 6,425 6,950 7,475 8,000 Вылет манипулятора, м

Рисунок 2.15 - Объем жидкости в полостях гидроцилиндра привода ЗСУ в зависимости от вылета манипулятора

г/ц ЗСУ. порш. г/ц ЗСУ. шт.

Сравнительный анализ показал, что объемы жидкости, вытесняемые гидроцилиндром стрелы по объему сопоставимы с объемами, потребляемыми гидроцилиндром привода рукояти на совершение рабочего хода. Таким образом, использование объема жидкости, вытесняемого гидроцилиндром стрелы, позволит избежать дополнительного нагружения насосной станции машины и организовать работу гидравлической системы ВПМ ЛП-19 таким образом, чтобы обеспечить движение ЗСУ, близкое к плоскопараллельному [160] без значительных измененний принципиальной гидравлической системы.

2.3. Кинематический анализ манипулятора широкозахватной полноповоротной валочно-пакетирующей машины ЛП-19

Манипулятор ВПМ ЛП-19 можно представить в виде структурной схемы, состоящей из двух структурных групп первого и второго класса (рисунок 2.16):

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Богданов Евгений Николаевич, 2024 год

Список использованных источников

1. Zhang, Z. Improving the kinematic performance of a planar 3-RRR parallel manipulator through actuation mode conversion / Z. Zhang, L. Wang, Z. Shao // Mechanism and Machine Theory. - 2018. - Т. 130. - С. 86-108.

2. Liu, X. Kinematic optimal design of a 2-degree-of-freedom 3-parallelogram planar parallel manipulator / X. Liu, J. Li, Y. Zhou // Mechanism and Machine Theory. - 2015. - Т. 87. - С. 1-17.

3. Wu, J. A new method for optimum design of parallel manipulator based on kinematics and dynamics / J. Wu, L. Wang, Z. You // Nonlinear Dynamics. -2010. - № 61(4), с. 717-727.

4. Ling, M. Kinetostatic and dynamic analyses of planar compliant mechanisms via a two-port dynamic stiffness model / M. Ling, J. Cao, N. Pehrson // Precision Engineering. - 2019. - № 57. - С. 149-161.

5. Chen, Z. Integrated optimal design of a high-speed planar parallel manipulator / Z. Chen, M. Kong // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. - 2019. - № 233 (9). - C. 2976-2990.

6. Geometric Modeling and Free-elimination Computing Method for the Forward Kinematics Analysis of Planar Parallel Manipulators / Y. Zhang, S. Wei, D. Li [et al.] //Journal of Mechanical Engineering. - 2018. - № 54 (19). - С. 27-33.

7. Analysis of a novel lifting mechanism for forging manipulators / Y. Xu, Y. Liu, J. Yao, Y. Zhao // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. - 2015. - № 229 (3). - С. 528537.

8. Huang, Z. Kinematic influence coefficient and kinematics analysis / Z. Huang, Q. Li, H. Ding // Mechanisms and Machine Science. - 2013. - Т. 6. - С. 135-162.

9. Mi, J. Synchronization control of planar 2-dof robot with redundant actuation / J. Mi, H. Bao, J. Du // Advanced Materials Research. - 2012. - T. 468471. - C. 1414-1420.

10. Li, H. Design optimization of parallel manipulators with required pose resolution / H. Li, Y. Zhang, J. S. Dai // Proceedings IEEE International Conference on Robotics and Automation. - 2011. - 5980076 - C. 3952-3957

11. Harton, D. Modelling, trajectory optimisation and prototyping of sequentially actuated manipulators // D. Harton, T. Laliberte, C. Gosselin // Robotica. - 2019. - № 37 (2). - C. 281-299

12. Schreiber, L.-T. Kinematically redundant planar parallel mechanisms: Kinematics, workspace and trajectory planning // L.-T. Schreiber, C. Gosselin // Mechanism and Machine Theory. - 2018. - T. 119. - C. 91-105.

13. Bedoustani, Y. B. Lagrangian dynamics of cable-driven parallel manipulators: A variable mass formulation // Y. B. Bedoustani, P. Bigras, H. D. Taghirad, I. A. Bonev // Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering. - 2011. - T. 35 (4). - C. 529-542.

14. Wang, X. Topology of serial and parallel manipulators and topological diagrams / X. Wang, L. Baron, G. Cloutier // Mechanism and Machine Theory -2008 - T. 43 (6). - C. 754-770.

15. Zhang, D. Advances and Issues on Dynamic Balancing of Parallel Mechanisms / D. Zhang, B. Wei / IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, ICMA. - 2015. - 7237715. - C. 1548-1554.

16. Ebrahimi, I. Kinematic analysis and path planning of a new kinematically redundant planar parallel manipulator / I. Ebrahimi, J. A. Carretero, R. Boudreau // Robotica. - 2008. - № 26 (3). - C. 405-413.

17. Wang, J Kinematic Analysis and Design of Kinematically Redundant Parallel Mechanisms / J. Wang, C. M. Gosselin // Journal of Mechanical Design, Transactions of the ASME. - 2004. - № 126 (1). - C. 109-118.

18. Gosselin, C. M. Kinematische und statische analyse eines ebenen parallelen manipulators mit dem freiheitsgrad zwei / C. M. Gosselin // 1996 Mechanism and Machine Theory. - 1996. - T. 31 (2). - C. 149-160.

19. Firmani, F., Singularity analysis of planar parallel manipulators based on forward kinematic solutions / Firmani, F., Podhorodeski, R.P. // 2009 Mechanism and Machine Theory 44(7), c. 1386-1399

20. Clement, M. Synthesis of manipulators with prescribed workspace Gosselin / M. Clement, Michel Guillot // 1990 American Society of Mechanical Engineers, Design Engineering Division (Publication). - 1990. - DE 25. - C. 315320.

21. Mohan, S. Design optimization and accuracy analysis of a planar 2PRP-PRR parallel manipulator / S. Mohan, B. Corves, P. Wenger // Mechanisms and Machine Science. - 2018. - № 50. - C. 432-440.

22. Arrouk, K. A. On the resolution of forward kinematic problem using CAD graphical techniques: Application on planar parallel robotic manipulators / K. A. Arrouk, B. C. Bouzgarrou, G. Gogu // Mechanisms and Machine Science. - 2015. - № 24. - C. 43-52.

23. Litim, M. Sliding mode control of biglide planar parallel manipulator / M. Litim, B. Allouche, A. Omari [et al.] // ICINCO 2014 - Proceedings of the 11th International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics. -2014. - T. 2. - C. 303-310.

24. Tannous, M. Sensitivity analysis of parallel manipulators using an interval linearization method / M. Tannous, S. Caro, A. Goldsztejn // Mechanism and Machine Theory. - 2014. - № 71. - C. 93-114.

25. Pagis, G. Optimal motion generation for exiting a parallel manipulator from a type 2 singularity / G. Pagis, S. Briot, N. Bouton, P. Martinet // Proceedings of the ASME Design Engineering Technical Conference 6 B. - 2013. - August.

26. Binaud, N. Sensitivity comparison of planar parallel manipulators / N. Binaud, S. Caro, P. Wenger // Mechanism and Machine Theory. - 2010. - № 45 (11). - C. 1477-1490.

27. Arrouk, K. A. Workspace determination and representation of planar parallel manipulators in a CAD environment // K. A. Arrouk, B. C. Bouzgarrou, G. Gogu // Mechanisms and Machine Science. - 2010. - № 5. - C. 605-612.

28. Chablat, D. Joint space and workspace analysis of a two-DOF closed-chain manipulator / D. Chablat // CISM International Centre for Mechanical Sciences, Courses and Lectures. - 2010. - T. 524. - C. 81-90.

29. Hubert, J. Static of Parallel Manipulators and Closeness to Singularity / J. Hubert, J. Merlet // Journal of Mechanisms and Robotics. - 2009. - № 1 (1). -C. 1-6.

30. Lee, C.-C. On the delassus parallelogram / C.-C. Lee, J. M. Hervé / Advances in Robot Kinematics: Analysis and Design. - 2008. - C. 439-449.

31. Muralidharan, V. A comparative study of the configuration-space and actuator-space formulations of the Lagrangian dynamics of parallel manipulators and the effects of kinematic singularities on these / V. Muralidharan, T. K. Mamidi, S. Guptasarma [et al.] // Mechanism and Machine Theory. - 2018. - T. 130. - C. 403-434.

32. Design, analysis and selection of planar parallel mechanisms Vijay, P., Srinath, A., Venkat [et al.] // International Journal of Engineering and Technology(UAE). - 2018. - № 7 (2). - C. 44-48.

33. Chaudhury, A. N Optimum design of multi-degree-of-freedom closed-loop mechanisms and parallel manipulators for a prescribed workspace using Monte Carlo method / A. N. Chaudhury, A. Ghosal // Mechanism and Machine Theory. -2018. - T. 118. - C. 115-138.

34. Shinde, P. V. Task space stiffness analysis of wire driven parallel manipulator / P. V. Shinde, S. Sen, S. N. Shome // 1st International Conference on Electronics, Materials Engineering and Nano-Technology, IEMENTech. - 2017. -8077014.

35. Determination of the closed-form workspace area expression and dimensional optimization of planar parallel manipulators / M. Ganesh, B. Bihari, B. Rathore [et al.] // Robotica. - 2017. - T. 35 (10). - C. 2056-2075.

36. Arora, R. Trajectory tracking through overwhelming control of human vertebrae as a hybrid manipulator / Arora, R., Bera, T. K. // Simulation. - 2017. -№ 93 (3). - C. 251-263.

37. Agarwal, A. Dynamic singularity avoidance for parallel manipulators using a task-priority based control scheme / A. Agarwal, C. Nasa, S. Bandyopadhyay // Mechanism and Machine Theory. - 2016. - № 96. - C. 107-126.

38. Singh, Y. Comparative kinematic and dynamic performance analysis of planar parallel manipulators / Y. Singh, M. Santhakumar // ACM International Conference Proceeding Series. - 02-04-July. - 2015. - C.5.

39. Varalakshmi, K. V. Modeling, design and control of planar parallel platform-based isolator mechanism / K. V. Varalakshmi, J. Srinivas // 2nd International and 17th National Conference on Machines and Mechanisms, iNaCoMM. - 2015.

40. Kumar, M. Elimination of singularities in parallel robotic manipulators / M. Kumar, A. K. Dash // Proceedings of the 2006 SEM Annual Conference and Exposition on Experimental and Applied Mechanics. - 2006. - № 3. - C. 16351641.

41. Zarkandi, S. Kinematic and dynamic modeling of a planar parallel manipulator served as CNC tool holder / S. Zarkandi // International Journal of Dynamics and Control. - 2018. - № 6 (1). - C. 14-28.

42. Benefiting From Kinematic Redundancy Alongside Mono- and Biarticular Parallel Compliances for Energy Efficiency in Cyclic Tasks / H. J. Bidgoly, A. Parsa, M. J. Yazdanpanah, M. N. Ahmadabadi // IEEE Transactions on Robotics. - 2017. - № 33 (5), 7940024. - C. 1088-1102.

43. Raoofian, A. Forward dynamic analysis of parallel robots using modified decoupled natural orthogonal complement method / A. Raoofian, E. A. Kamali, A. Taghvaeipour // Mechanism and Machine Theory. - 2017. - № 115. -C. 197-217.

44. Abadi, B. N. R. Optimal motion planning of a planar parallel manipulator with kinematically redundant degrees of freedom / B.N.R. Abadi, S.

Taghvaei, R. Vatankhah // Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering. - 2016. - № 40 (3). - C. 383-397.

45. Farhadmanesh, M. Dynamics formulation and motion control of a planar parallel manipulator / M. Farhadmanesh, E. Abedloo, A. Molaei // International Conference on Robotics and Mechatronics, ICROM. - 2015, 7367785.

- C. 205-209.

46. Khalilpour, S. A. Feasible kinematic sensitivity in cable robots based on interval analysis / S. A Khalilpour, A. Z. Loloei, H. D. Taghirad, M. T. Masouleh // Mechanisms and Machine Science. - 2013. - № 12. - C. 233-249.

47. Moosavian, S. A. A. Dynamics modeling and tipover stability of a hybrid serial-parallel mobile robot / S. A. A Moosavian, S. S. Hoseyni // Proceedings

- 2011 2nd International Conference on Control, Instrumentation and Automation, ICCIA 2011. - 2012, 6356805. - C. 1024-1029.

48. Zarkandi, S. Kinematics of a star-triangle planar parallel manipulator / S. Zarkandi // Journal of Mechanical Science and Technology. - 2011. - № 25 (SUPPL 1). - C. 3223-3230.

49. Parsa, S. S. Optimization of parallel manipulator trajectory for obstacle and singularity avoidances based on neural network / S. S. Parsa, H. M. Daniali, R. Ghaderi // International Journal of Advanced Manufacturing Technologyn. - 2010.

- № 51 (5-8). - C. 811-816.

50. Taghirad, H. D. Jacobian analysis of a macro-micro parallel manipulator / H. D. Taghirad, M. A. Nahon // IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, AIM. - 2007, 4412419.

51. Kang, L. Modeling and analysis of parallel mechanisms with both kinematic and actuation redundancies via screw theory / L. Kang, W. Kim, B.-J. Yi // Journal of Mechanisms and Robotics. - 2017. - № 9 (6), 061007.

52. Wen, K. F. Statics, instantaneous kinematics and singularity analysis of planar parallel manipulators via Grassmann-Cayley algebra / K. F. Wen, J. W. Lee // Applied Mechanics and Materials. - 2014. - № 532. - C. 378-381.

53. Kang, L. Synthesis of new statically balanced parallel mechanisms / L. Kang, J. T. Seo, W. Kim, B.-J. Yi // IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, IEEE ICMA. - 2014, 6885852. - C. 1102-1107.

54. Hong, M. B. On the robot singularity: A novel geometric approach / M. B. Hong // International Journal of Advanced Robotic Systems. - 2012.

55. Shin, H. Kinematic optimization for isotropic stiffness of redundantly actuated parallel manipulators / H. Shin, S. Lee, J. I. Jeong, J. Kim // Proceedings -IEEE International Conference on Robotics and Automation. - 2011, 5979788. - C. 3230-3235.

56. Kim, T. S. Study on observability of a parallel-typed machining center using a single planar table and digital indicators / T. S. Kim, K. W. Park, M. K. Lee // Mechanism and Machine Theory. - 2006. - № 41 (10). - C. 1147-1156.

57. Nam, Y.-J. Kinematics and optimization of 2-DOF parallel manipulator with revolute actuators and a passive leg / Y.-J. Nam, M.-K. Park // Journal of Mechanical Science and Technology. - 2006. - № 20 (6). - C. 828-839.

58. Kim, W. Kinematic modeling of Mobile robot by transfer method of augmented generalized coordinates / W. Kim, B.-J. Yi, D. Jin Lim // Journal of Robotic Systems. - 2004. - № 21 (6). - C. 301-322.

59. Jeong, J. I. Kinematic calibration for redundantly actuated parallel mechanisms / J. I. Jeong, D. Kang, Y. M. Cho, J. Kim // Journal of Mechanical Design, Transactions of the ASME. - 2004. - № 126 (2). - C. 307-318.

60. Choi, K.-B. Kinematic analysis and optimal design of 3-PPR planar parallel manipulator / K.-B. Choi // KSME International Journal. - 2003. - № 17 (4). - C. 528-537.

61. Ling, M. Kinetostatic and dynamic analyses of planar compliant mechanisms via a two-port dynamic stiffness model / M. Ling, J. Cao // Pehrson. Precision Engineering. - 2019. - № 57. - C. 149-161.

62. Xiong, H. Geometric isotropy indices for workspace analysis of parallel manipulators / H. Xiong, X. Diao // Mechanism and Machine Theory. - 2018. - № 128. - C. 648-662.

63. Zhao, P. Planar linkage synthesis for mixed exact and approximated motion realization via kinematic mapping / P. Zhao, X. Ge, B. Zi, Q. J. Ge // Journal of Mechanisms and Robotics. - 2016. - № 8 (5), 051004.

64. Cha, S.-H. Determination of the kinematically redundant active prismatic joint variable ranges of a planar parallel mechanism for singularity-free trajectories / S.-H. Cha, T. A. Lasky, S. A. Velinsky // Mechanism and Machine Theory. - 2009. - № 44 (5). - С. 1032-1044.

65. Khan, W. A. Modular and recursive kinematics and dynamics for parallel manipulators / W. A. Khan, V. N. Krovi, S. K. Saha, J. Angeles // Multibody System Dynamics. - 2005. - № 14 (3-4). - С. 419-455.

66. Voglewede, P. Application of workspace generation techniques to determine the unconstrained motion of parallel manipulators / P. Voglewede, I. Ebert-Uphoff // Journal of Mechanical Design, Transactions of the ASME. - 2004. - № 126 (2). - С. 283-290.

67. Boudreau, R. The synthesis of planar parallel manipulators with a genetic algorithm / R. Boudreau, C. M. Gosselin // Journal of Mechanical Design, Transactions of the ASME. - 1999. - № 121 (4). - С. 533-537.

68. Lee, M.-Y. Applications of kinematic/kinetic performance tools in synthesis of multi-DOF mechanisms / M.-Y.Lee, A. G. Erdrnan, Y. Gutman // Journal of Mechanical Design, Transactions of the ASME. - 1994. - № 116 (2). -С. 452-461.

69. Pennock, G. R. Workspace of a general geometry planar three-degree-of-freedom platform-type manipulator // G. R. Pennock, D. J. Kassner // Journal of Mechanical Design, Transactions Of the ASME. - 1993. - № 115 (2). - С. 269-276.

70. Kumar, Vijay. Instantaneous kinematics of parallel-chain robotic mechanisms / Vijay Kumar // American Society of Mechanical Engineers, Design Engineering Division (Publication)DE. - 1990. - № 25. - С. 279-287.

71. Ider, S. K. On the stability of inverse dynamics control of flexible-joint parallel manipulators in the presence of modeling error and disturbances / S. K. Ider,

O. Korkmaz, M. S. Denizli // Turkish Journal of Electrical Engineering and Computer Sciences. - 2019. - № 27 (1). - C. 649-662.

72. Kucuk, S. Dexterous workspace optimization for a new hybrid parallel robot manipulator / S. Kucuk // Journal of Mechanisms and Robotics. - 2018. - № 10 (6), 064503.

73. Kucuk, S. Maximal dexterous trajectory generation and cubic spline optimization for fully planar parallel manipulators / S. Kucuk // Computers and Electrical Engineering. - 2016. - № 56. - C. 634-647.

74. Özdemir, M. Singularity-consistent payload locations for parallel manipulators / M. Özdemir // Mechanism and Machine Theory. - 2016. - № 97. -C. 171-189.

75. Kucuk, S. Simulation and design tool for performance analysis of planar parallel manipulators / S. Kucuk // SIMULATION. - 2012. - № 88 (5). - C. 542-556.

76. Kucuk, S. A dexterity comparison for 3-DOF planar parallel manipulators with two kinematic chains using genetic algorithms / S. Kucuk // Mechatronics. -2009. - № 19 (6). - C. 868-877.

77. Ider, S.K. Singularity robust inverse dynamics of planar 2-RPR parallel manipulators / S. K. Ider // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. - 2004. - № 218 (7). - C. 721730.

78. Kucuk, S. Energy minimization for 3-RRR fully planar parallel manipulator using particle swarm optimization / S. Kucuk // Mechanism and Machine Theory. - 2013. - № 62. - C. 129-149.

79. Korkmaz, O. Hybrid force and motion control of flexible joint parallel manipulators using inverse dynamics approach // O. Korkmaz, S. K. Ider // Advanced Robotics. - 2014. - № 28 (18). - C. 1221-1230.

80. Özsipahi, M. On the accuracy analyses of a class of 2-DOF planar parallel manipulators / M. Özsipahi, E. Söylemez // Mechanisms and Machine Science. - 2015. - № 31. - C. 41-48.

81. Fontes, J. V. C. Feedforward control for the kinematically redundant manipulator 3PRRR / J.V.C. Fontes, N.B.F. da Silva, M. M. da Silva // Mechanisms and Machine Science. - 2019. - № 73. - С. 2119-2128.

82. Fontes, J. V. C. Numerical and experimental evaluation of the dynamic performance of kinematically redundant parallel manipulators / J.V.C. Fontes, J. C. Santos, M. M. da Silva // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. - 2018. - № 40 (3). - С. 142.

83. Fontes, J. V. C. The impact of kinematic redundancies on the conditioning of a planar parallel manipulator // J. V. C. Fontes, H. J. Vieira, M. M. Da Silva // Mechanisms and Machine Science 50. - 2018. - № 50. - C. 449-456.

84. Colombo, F. T. Towards a servovision based control for a planar parallel manipulator // F. T. Colombo, M. M. da Silva // Mechanisms and Machine Science. - 2018. - № 54. - C. 244-253.

85. Lara-Molina, F. A. Elastodynamic performance of a planar parallel mechanism under uncertainties //F. A. Lara-Molina, E. H. Koroishi, T. L. Costa // Mechanisms and Machine Science. - 2018. - № 54. - C. 183-192.

86. Vieira, H. L. Robust critical inverse condition number for a 3RRR robot using failure maps // H. L. Vieira, J. V. de Carvalho Fontes, A. T. Beck, M. M. da Silva // Mechanisms and Machine Science. - 2018. - № 54. - C. 285-294.

87. Mejia, L. Influence of the working mode on the maximum isotropic force capability maps for a 3RRR planar parallel manipulator // L. Mejia, D. Ponce, J. C. Herrera, H. Simas, D. Martins // Mechanisms and Machine Science. - 2018. -№ 54. - C. 151-159.

88. Mejia, L. Wrench capability in redundant planar parallel manipulators with net degree of constraint equal to four, five or six // L. Mejia, H. Simas, D. Martins // Mechanism and Machine Theory. - 2016. - № 105. - C. 58-79.

89. Ruiz, A. G. The influence of kinematic redundancies in the energy efficiency of planar parallel manipulators // A. G. Ruiz, J. V. C. Fontes, M. M. Da Silva // ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, Proceedings (IMECE) 4A. - 2015.

90. Campos, A. Differential kinematics of parallel manipulators using Assur virtual chains // A. Campos, R. Guenther, D. Martins // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. - 2009. - № 223 (7). - C. 1697-1711.

91. Baron, N. A novel kinematically redundant planar parallel robot manipulator with full rotatability // N. Baron, A. Philippides, N., Rojas // Journal of Mechanisms and Robotics. - 2019. - № 11 (1), 011008.

92. Caro, S. Kinematic and dynamic modeling of a parallel manipulator with eight actuation modes // S. Caro, D. Chablat, P. Wenger, X. Kong // Mechanisms and Machine Science. - 2014. - № 20. - C. 315-329.

93. Hao, G. Nonlinear analytical modeling and characteristic analysis of symmetrical wire beam based composite compliant parallel modules for planar motion // G. Hao, X. Kong // Mechanism and Machine Theory. - 2014. - № 77. -C. 122-147.

94. Kong, X. Type synthesis of 3-DOF parallel manipulators with both a planar operation mode and a spatial translational operation mode // X. Kong // Journal of Mechanisms and Robotics. - 2013. - № 5(4),041015.

95. Kongm, X. Forward displacement analysis of a quadratic planar parallel manipulator: 3-RPR parallel manipulator with similar triangular platforms // X. Kongm, C. M.Gosselin // Proceedings of the ASME International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, DETC. - 2008 2 (PART B). - C. 1151-1158.

96. Synthesis on forward kinematics problem algebraic modeling for the planar parallel manipulator: Displacement-based equation systems Rolland, L.U.C. // Advanced Robotics. - 2006. -№ 20 (9). - C. 1035-1065.

97. Atia, K. R. General dynamic model for a large-scale 2-DOF planar parallel manipulator / K. R. Atia, M. P. Cartmell // Robotica. - 1999. - № 17 (6). -C. 675-683.

98. McCloy, D. Some comparisons of serial-driven and parallel-driven manipulators / D. McCloy // Robotica. - № 8 (4). - C. 355-362

99. Kong, X. Forward displacement analysis of a quadratic planar parallel manipulator: 3-RPR parallel manipulator with similar triangular platforms /X. Kong, C. M. Gosselin // Proceedings of the ASME Design Engineering Technical Conference 2 (PARTS A AND B). - 2008. - С. 1151-1158.

100. Li, H. Design optimization of parallel manipulators with required pose resolution // H. Li, Y. Zhang, J. S. Dai // IEEE International Conference on Robotics and Automation. - 2018. - 5980076. - С. 3952-3957.

101. Klimchik, A. Stiffness analysis of parallel manipulator navaro with dual actuation modes // A. Klimchik, A. Pashkevich, D. Chablat // International Russian Automation Conference, RusAutoCon. - 2018 8501754.

102. Gaponenko, E.V. Development of structural schemes of parallel structure manipulators using screw calculus/ Rashoyan, G.V., Shalyukhin, K.A., Gaponenko, E.V.// IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 327(4),042090

103. Popov, D. Optimal Planar 3RRR Robot Assembly Mode and Actuation Scheme for Machining Applications / D. Popov, A. Klimchik // IFAC-PapersOnLine. - 2018. - № 51 (11). - С. 734-739.

104. Arakelian, V. Increase of singularity-free zones in the workspace of parallel manipulators using mechanisms of variable structure / V. Arakelian, S. Briot, V. Glazunov // Mechanism and Machine Theory. - 2008. - № 43 (9). - C. 1129-1140.

105. Хуако, Заур Асланович. Обоснование параметров и режимов работы лесопромышленного манипулятора : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.21.01 / Хуако Заур Асланович ; Воронежская государственная лесотехническая академия. - Воронеж, 2014. - 16 с.

106. Долженко, Сергей Валерьевич. Обоснование параметров механизма поворота гидроманипулятора сортиментовоза с энергосберегающим демпфирующим устройством : дис. ... кандидата технических наук : 05.21.01 / Долженко Сергей Валерьевич ; Воронежская государственная лесотехническая академия. - Воронеж, 2013. - 172 с.

107. Дорохов, Сергей Петрович. Обоснование оптимальных по быстродействию процессов переноса лесоматериалов шарнирно-рычажными манипуляторами в обрабатывающих установках : дис. ... кандидата технических наук : 05.21.01 / Дорохов Сергей Петрович ; Уральский государственный лесотехнический университет. - Екатеринбург, 2010. - 281 с.

108. Сидоров, Анатолий Аркадьевич. Обоснование и оптимизация параметров демпфера механизма подъема стрелы лесного манипулятора сортиментовоза : дис. ... кандидата технических наук : 05.21.01 / Сидоров Анатолий Аркадьевич ; Воронежская государственная лесотехническая академия. - Воронеж, 2011. - 157 с. : ил.

109. Давыдов, Сергей Вениаминович. Обоснование вылета манипулятора валочно-трелевочных машин : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.21.01 / С. В. Давыдов ; Центр. н.-и. и проектно-конструктор. ин-т механизации и энергетики лесной промышленности. -Химки, 1987. - 19 с.

110. Серебрянский, Алексей Иванович. Повышение износостойкости шарниров лесных манипуляторов на основе замены реверсивного трения вращательным : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.21.01 / А. И. Серебрянский ; Воронежская государственная лесотехническая академия. -Воронеж, 2003. - 20 с.

111. Герасимов, Юрий Юрьевич. Повышение качества и надежности манипуляторов лесных машин : автореферат дис. ... доктора технических наук : 05.21.01 / Ю. Ю. Герасимов ; Государственная лесотехническая академия. -Воронеж, 1995. - 33 с.

112. Каршев, Геннадий Владимирович. Обоснование параметров манипуляторов лесных машин по металлоемкости и быстродействию : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.21.01 / Г. В. Каршев ; Санкт-Петербургская лесотехническая академия. - Санкт-Петербург, 1994. -20 с.

113. Милютиков, Валерий Юльевич. Повышение быстродействия и снижение динамической нагруженности манипуляторов лесных машин : дис. ... кандидата технических наук : 05.21.01 / В. Ю. Милютиков. - Ленинград, 1985. - 167 с.

114. Костюкевич, Вадим Михайлович. Повышение надежности манипуляторов лесных машин путем обеспечения безотказности и долговечности опорно-поворотных устройств : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.21.01 / В. М. Костюкевич ; Санкт-Петербургская лесотехническая академия. - Санкт-Петербург, 1995. - 19 с.

115. Ульянов, Владимир Михайлович. Совершенствование системы гидропривода лесопогрузочного манипулятора : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.21.01 / В. М. Ульянов. - Химки, 1993. - 17 с.

116. Анисимов, Сергей Евгеньевич. Обоснование конструкции и параметров манипулятора машины для рубок прореживания и проходных : дис. ... кандидата технических наук : 05.21.01 С. Е. Анисимов. - Йошкар-Ола, 2000. - 240 с.

117. Татаренко, Александр Петрович. Совершенствование конструкции лесопромышленных манипуляторов на основе математического моделирования рабочих процессов : дис. ... кандидата технических наук : 05.21.01 А. П. Татаренко. - Воронеж, 2000. - 180 с.

118. Емтыль, Зауркан Камболетович. Повышение технического уровня гидравлических манипуляторов лесозаготовительных и лесохозяйственных машин : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.21.01 / З. К. Емтыль ; Воронежская лесотехническая академия. - Воронеж, 1997. - 20 с.

119. Павлов, Леонид Александрович. Повышение долговечности шарнирных соединений лесных машин применением при ремонте на мастерском участке сбалансированных манипуляторов : дис. ... кандидата технических наук : 05.21.01 / Леонид Александрович Павлов. - Санкт-Петербург, 2002. - 221 с.

120. Емтыль, Зауркан Камболетович. Повышение технического уровня гидравлических манипуляторов лесозаготовительных и лесохозяйственных машин : дис. ... кандидата технических наук : 05.21.01 / З. К. Емтыль. - Воронеж, 1997. - 260 с.

121. Ле Тан Куинь. Прогнозирование нагружености лесосечных машин с манипуляторами в условиях лесозаготок Вьетнама : дис. ... кандидата технических наук : 05.21.01 / Ле Тан Куинь ; Ленингр. лесотехн. акад. им. С. М. Кирова. - Ленинград, 1989. - 205 с.

122. Логинов, Виктор Федорович. Оценка возможности применения специальных устройств и разработка способов валки деревьев с целью снижения нагруженности манипулятора валочно-трелевочных машин от ударного воздействия комля : дис. ... кандидата технических наук : 05.21.01 / Виктор Федорович Логинов ; Центр. н.-и. и проект.-конструкт. ин-т механизации и энергетики лесн. пром-сти. - Химки, 1987. - 183 с.

123. Корниенко, Владимир Владимирович. Переходные процессы в элементах конструкции поворотного лесопогрузчика с комбинированным манипулятором : дис. ... кандидата технических наук : 05.21.01 / Владимир Владимирович Корниенко. - Красноярск, 2002. - 169 с.

124. Нагорный, Геннадий Федорович. Технология и оборудование для сортировки и пакетирования круглых лесоматериалов на базестационарном манипуляторе : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.21.01 / Геннадий Федорович Нагорный. - Москва, 1998. - 25 с.

125. Нагруженность валочно-пакетирующей машины в режиме торможения при подъеме дерева стрелой / В. А. Александров, Н. Р. Шоль, Р. С. Тимохов, Г. Ш. Гасымов // Современные наукоемкие технологии. - 2016. -№ 2. - С. 205-210.

126. Анисимов, С. Е. Многозвенные манипуляторы : научное издание / С. Е. Анисимов, П. М. Мазуркин. - Йошкар-Ола : МарГТУ, 2003. - 73.

127. Багин, Ю. И. Гидросистемы лесозаготовительных машин / Ю. И. Багин, Д. Д. Ерахтин. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва : Лесная промышленность, 1983. - 231 с.

128. Патент 116013 Российская Федерация, A01G23/081. Валочно-пакетирующая машина / И. И. Тихонов, И. В. Григорьев, А. И. Никифорова, С. К. Семенов, О. И. Григорьева, Д. С. Киселев ; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова» (СПбГЛТУ). - № 2012105926/13 ; заяв. 21.02.2012 ; опубл. 20.05.2012.

129. Патент 2150819 Российская Федерация, A01G23/081. Валочно-пакетирующая машина / В. С. Кругов, В. П. Пашков, А. В. Сабуров, П. В. Лукич ; заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество «Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт механизации и энергетики лесной промышленности». - № 981123763/13 ; заяв. 25.12.1998 ; опубл. 20.06.2000.

130. Валочно-пакетирующая машина на гусеничном ходу John Deere-859M // Официальный сайт представительства компании John Deere в России - URL: http://www.deere.ru/ru_RU/products/equipment/tracked_feller_bunchers /859m/859m.page (дата обращения: 27.06.2017).

131. Патент 126891 Российская Федерация, А0Ш23/08/ Валочно-пакетирующая машина направленной валки / Э. Н. Керина, П. В. Бырдин, С. И. Ким ; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет". - № 2012129398/13 ; заяв. 11.07.2012 ; опубл. 20.04.2013.

132. Патент 85796 Российская Федерация, А0Ш23/081. Валочно-пакетирующая трелевочная машина / А. Н. Сухих, В. А. Иванов, С. М. Сыромаха, М. В. Степанищева, А. В. Иванов, Н. С. Михайлов, М. В. Данишек ; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет". - № 2009113311/22 ; заяв. 09.04.2009 ; опубл.

20.08.2009.

133. Патент 97897 Российская Федерация, А0Ш23/00. Валочно-пакетирующая трелевочная машина с кониковым устройством / А. Н. Сухих, Т. Н. Буштрук, Г. П. Нежевец, Т. А. Григорьева, М. В. Сорокина, И. А. Садырова ; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет". - № 2010109085/21 ; заяв. 11.03.2010 ; опубл.

27.09.2010.

134. Патент 121992 Российская Федерация, А0Ш23/081. Валочно-пакетирующая трелевочная машина с трехопорной выравнивающейся платформой / А. Н. Сухих, С. М. Сыромаха ; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет". - № 2012114942/13 ; заяв. 10.04.2012 ; опубл. 20.11.2012.

135. Патент 2388214 Российская Федерация, А0Ш23/081. Валочно-пакетирующая трелевочная машина с универсальным технологическим оборудованием / П. М. Огар, А. М. Долотов, Е. М. Рунова, А. Н. Сухих, В. В. Яковлев, В. Б. Кашуба, Л. Н. Захаренко ; заявитель и патентообладатель

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет". - № 2008148408/12 ; заяв. 08.12.2008 ; опубл. 10.05.2010.

136. Герасимов, Ю. Ю. Повышение качества и надежности манипуляторов лесных машин : автореферат дис. ... на соискание ученой степени доктора технических наук : 05.21.01 / Ю. Ю. Герасимов. - Воронеж, 1995. - 33 с.

137. Баринов, К. Н. Проектирование и расчет специальных лесных машин : учебное пособие / К. Н. Баринов. - Санкт-Петербург : ЛТА, 1983. - 72 с.

138. Анисимов, С. Е. Манипуляторное оборудование лесозаготовительных машин / С. Е. Анисимов // Материалы научной конференции профессорско- преподавательского состава, докторантов, аспирантов, сотрудников МарГТУ, посвящ. Дню университета и 65-летию ВУЗа. Секция: Технология лесопромышленных процессов, транспорта леса и гидравлики [Йошкар-Ола, 27-31 мая 1997 г.]. - Йошкар-Ола, 1997. - Ч. 2. - С. 50-52.

139. Мазуркин, П. М. Манипуляторные машины : учебное пособие. -Йошкар-Ола : МарГТУ, 2001. - 354 с.

140. Анисимов, С. Е. Структурный анализ манипуляторов лесозаготовительных машин / С. Е. Анисимов ; Марийский государственный технический университет. - Йошкар-Ола, 1999. - 27 с.: ил. - Библиогр.: 3 назв. - Деп. в ВИНИТИ 24.02.99, №554 - В99.

141. Мазуркин, П. М. Поисковое конструирование лесотехнического оборудования П. М. Мазуркин. - Саранск : Саратовский университет, Саранский филиал, 1990. - 304 с.

142. Совершенствование конструкции валочно-пакетирующей машины / И. В. Григорьев, И. И. Тихонов, А. И. Никифорова, О. И. Григорьева // Справочник. Инженерный журнал с приложением. - 2014. - № 2 (203). - С. 57-60.

143. Обзор конструкций валочно-пакетирующих машин / А. Л. Егоров, В. А. Костырченко, Т. М. Мадьяров, Д. А. Ловков // Современные наукоемкие технологии. - 2016. - № 12 - С. 253-257.

144. Жилин, С. С. Двухманипуляторная валочно-пакетирующая машина / С. С. Жилин, И. Н. Багаутдинов // Научному прогрессу - творчество молодых : материалы IX Международной молодежной научной конференции по естественнонаучным и техническим дисциплинам : в 3 ч. - 2014. - С. - 320321.

145. Лагерев, И. А. Сравнительный анализ гидравлических кранов-манипуляторов транспортно-технологических машин и гидравлических манипуляторов промышленных роботов / И. А. Лагерев // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. - 2016. - № 3. - С. 16-49.

146. Патент 2135347 Российская Федерация, A01G23/08. Манипулятор машины для обработки деревьев / П. М. Мазуркин, С. Е. Анисимов / заявитель и патентообладатель Поволжский государственный технологический университет. - № 19980615 ; заяв. 15.06.1998 ; опубл. 27.08.1999.

147. Григорьев И. В. Совершенствование конструкции валочно-пакетирующей машины / Григорьев И. В., Тихонов И. И. , Никифорова А. И. , Григорьева О. И. // Справочник. Инженерный журнал. - 2014. - № 2. - С. 57-61

148. Сюнёв В.С. Лесосечные машины в фокусе биоэнергетики: конструкции, проектирование, расчет: Учеб. пособие /В. С. Сюнёв, А.А. Селиверстов, Ю. Ю. Герасимов, А. П. Соколов. - Йоэнсуу: НИИ леса Финляндии METLA, 2011 - 143 с.

149. Соколов А.П. О влиянии частичной автоматизации управления манипуляторами на эргономические показатели лесозаготовительных машин / Соколов А.П., Селиверстов А.А., Суханов Ю.В., Сенькин В.А. //Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2023. Т. 27. № 1. С. 139-152.

150. Эпштейн Ю. П. Управление роботами-манипуляторами лесных машин Эпштейн. Ю. П. // Труды лесоинженерного факультета ПетрГУ / Петрозав. гос. ун-т. — Петрозаводск, 1999. — Вып. 2. — С. 198-203.

151. Емтыль, З. К. Гидроманипуляторы и лесное технологическое оборудование [Элетронный ресурс] : монография / З. К. Емтыль, И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк, П. И. Попиков, А. П. Татаренко, Л. Д. Бухтояров; под ред. д-ра технических наук, проф. И. М. Бартенева. - Москва : ФЛИНТА : Наука, 2011. - 408 с. - ISBN 978-5-9765-1189-7 (ФЛИНТА), ISBN 978-5-02037696-0 (Наука) - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/454103 (дата обращения: 27.09.2023)

152. Богданов Е.Н. Перспективы создания отечественной многофункциональной лесозаготовительной машины/ Е.Н. Богданов, И.Н. Багаутдинов// Международная молодежная научная конференция по естественнонаучным и техническим дисциплинам: материалы и доклады: ПГТУ.- Йошкар-Ола, 2013.- 12-13с.

153. Богданов Е.Н. Совершенствование встроенного диагностирования валочно-пакетирующей машины ЛП-19/ Е.Н. Богданов, Е.Ю. Гринчев, И.Н. Багаутдинов// Научному прогрессу - творчество молодых: Материалы IX международная молодежная научная конференция по естественнонаучным и техническим дисциплинам: ПГТУ.- Йошкар-Ола, 2014.- 316-317с.

154. Богданов Е.Н. Математическая модель гидропривода взаимного поворота звеньев исполнительного механизма [Текст] /Багаутдинов И.Н., Журавлев Е.А., Богданов Е.Н. // Фундаментальные исследования. 2014. № 8-1. С. 13-17.

155. Богданов Е.Н. Векторная форма описания взаимодействий гидроцилиндров со звеньями исполнительного механизма [Текст] / Багаутдинов И.Н., Павлов А.И., Журавлев Е.Н., Богданов // В мире научных открытий. 2014. № 12 (60). С. 118-128.

156. Богданов Е.Н. Построение базисных функций обобщенных координат в лагранжевской динамике плоских манипуляторов[Текст]/ Багаутдинов И.Н., Павлов А.И., Журавлев Е.А., Богданов Е.Н. //В мире научных открытий. 2014. № 12 (60). С. 129-139.

157. Bogdanov E. Enhancing the stability of the timber harvesting machine of manipulator type by using an active suspension system [Текст]/ Bogdanov E., Nyrgaiazovich B.I., Sergeevich Z.S. // Journal of Applied Engineering Science. 2015. Т. 13. № 2. С. 111-116..

158. Bogdanov E. Improvement of the plane-parallel movement of the attachment of the feller-bunchers machine LP-19 [Текст]/ Bogdanov E., Egorov A., Polyanin I. // International Scientific Conference ICMSIT-2020: Metrological support of innovative technologies -2020. Article number ICMSIT3060.

159. Богданов Е.Н. Сокращение отклонения от плоскопараллельного движения рабочего органа валочно-пакетирующей машины ЛП-19 [Текст]/ Богданов Е.Н., Полянин И.А., Егоров А.В., Багаутдинов И.Н.// Вестник ПГТУ. Материалы. Конструкции. Технологии. 2020. №1 (13). С.104-111.

160. Богданов Е.Н. Совершенствование движения рабочего органа валочно-пакетирующей машины ЛП-19 [Текст]/ Богданов Е.Н., Полянин И.А., Егоров А.В., Багаутдинов И.Н.// Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2020. №1. С.153-160.

161. Bogdanov E. Structural analysis of combined multi-link manipulators for forest handling [текст]/ Bogdanov E., Rukomojnikov K., Carev E., Anisimov S., Krenev A. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 6, Politics, Industry, Science, Education. Сер. "VI All-Russian Science and Technology Conference: Forests of Russia: Politics, Industry, Science, Education, FR 2021" 2021. С. 012064.

162. Bogdanov E. Improvement of the plane-parallel movement of the attachment of the feller-bunchers machine LP-19 [Текст]/ Bogdanov E.N., Egorov A.V., Polyanin I.A., Lysyannikov A.V., Kaizer Yu.F., Zelykevich R.B., Kuznetsov A.V., Matkerimov T.Y. // JOP Conference Series: Metrological Support of Innovative Technologies. Krasnoyarsk Science and Technology City Hall of the Russian Union of Scientific and Engineering Associations. Krasnoyarsk, Russia, 2020. С. 42059

163. Bogdanov E. Vector form description of hydraulic cylinders interaction with links of actuating unit [Текст]/ Bogdanov E., Bagautdinov I., Zhilin S., Zhuravlev E.// 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2016 - Proceedings 2. 2016. С. 7910972.

164. Богданов Е.Н. Повышение производительности валочно -пакетирующей машины типа ЛП-19 за счёт совершенствования траектории движения рабочего органа [Текст]/ Богданов Е.Н. // «Resources and Technology» 2024, №1 (Т. 21). C. 26 - 39.

165. Патент 2242115 Российская Федерация, A01G23/08. Манипулятор машины для обработки деревьев: патент / С. Е. Анисимов, П. М. Мазуркин, А. В. Михайлов ; заявитель и патентообладатель Поволжский государственный технологический университет. - № 2003105784/12 ; заяв. 28.02.2003 ; опубл.

20.12.2004.

166. Патент 2251479 Российская Федерация, A01G23/08. Манипулятор машины для обработки деревьев / С. Е. Анисимов, П. М. Мазуркин, А. В. Мельникова ; заявитель и патентообладатель Поволжский государственный технологический университет. - № 2003113387/02 ; заявл. 06.05.2003 ; опубл.

10.05.2005.

167. Патент 2341955 Российская Федерация, A01G023/081. Машина валочно-пакетирующая / И. Н. Багаутдинов, В. А. Грязин, Я. И. Шестаков : заявитель и патентообладатель Поволжский государственный технологический университет. - № 2007121988/12 ; заяв. 13.06.2007.

168. Патент 82383 Российская Федерация. Машина лесная валочно-пакетирующая / А. М. Зиновьев, Е. В. Мастин, С. Я. Федянин : заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Онежский тракторный завод" (ООО "ОТЗ). - № 2011500434 ; заяв. 17.02.2011 ; опубл. 16.07.2012.

169. Семенов, А. А. Валочно-пакетирующая машина с канатно-чокерным пакетированием / А. А. Семенов, Ю. А. Ширнин, Е. М. Онучин // Научному прогрессу - творчество молодых : Международная молодежная

научная конференция по естественнонаучным и техническим дисциплинам : материалы и доклады : в 3 ч. - Йошкар-Ола : Поволжский государственный технологический университет, 2013. - С. 56-57.

170. Круглов, В. С. Валочно-пакетирующая машина ЛП-19 / В. С. Круглов, М. А. Барман. - Москва : Лесная промышленность, 1982. - 288 с.

171. Длин, А.М. Математическая статистика в технике / А.М. Длин -М.: Книга по Требованию, 2013 - 468 с.

172. Пижурин, А.А. Методика планирования экспериментов и обработки их результатов при исследовании технологических процессов в лесной и деревообрабатывающей промышленности. Учебное пособие для ФПКП и аспирантов/ А.А. Пижурин - М., 1972. - Ч.1 - 52.

173. Шелгунов, Ю. В. Машины и оборудование лесозаготовок, лесосплава и лесного хозяйства / Ю. В. Шелгунов, Г. М. Кутуков, Г. П. Ильин. - Москва, 1982. - 520 с.

174. Виногоров Г.К. «Технологические циклы валочно-пакетирующих машин». Труды ЦНИИМЭ № 141, 1974 г.; с. 5-15.

175. Ширнин, Ю. А. «Технология и оборудование лесопромышленных производств» [Текст]: справ. материалы : учеб. пособие для студентов лесотехн. специальностей вузов / Ю. А. Ширнин, С. Б. Якимович, А. Н. Чемоданов, Е. М. Царев. - 2-е изд., без изм. - Йошкар-Ола : МарГТУ, 2002. -251 с

176. Методические рекомендации по формированию цен на производимые товары, выполняемые работы и услуги, оказываемые организациями, находящимися в ведении Федерального агентства лесного хозяйства, на платной основе, и начальных (стартовых) цен на лесохозяйственные работы и услуги, закупаемые для государственных нужд [Текст] : утв. Федеральным агентством лесного хозяйства : приказ № 8 от 31.01.2005 г. - Москва, 2005. - 11 с.

177. Нормы расхода горюче-смазочных материалов на механизированные работы, выполняемые в лесном хозяйстве [Текст] : утв.

Федеральной службой лесного хозяйства РФ : приказ № 180 от 13.09.1999 г. -Москва, 1999. - 144 с.

178. Типовые нормы выработки, нормы времени на рубки ухода за лесом в равнинных условиях [Текст] : утв. Федеральной службой лесного хозяйства : приказ № 148 от 15.07. - 1999. - 82 с.

179. «Руководство по эксплуатации валочно-пакетирующей машины ЛП-19А с сервоуправлением, отечественным гидрооборудованием и импортными: механизмами передвижения и механизмом поворота», ООО фирма «Лестехком», Республика Марий - Эл, г. Йошкар-Ола, 2008 г.

180. Пат. 2457673 Российская Федерация, МПК A 01 G 23 081. Машина валочно-пакетирующая [Текст]/ Е.Н. Богданов, И.Н. Багаутдинов, Я.И. Шестаков, С.А. Цветков, А.Г. Царьков, А.А. Желонкин, Е.А. Григорьева, С.В. Чернобоков; Заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Марийский государственный технический университет - №2011103820/13; заявл. 02.02.2011; опубл. 10.08.2012, Бюл. №22.

181. 11. Пат. 2468954 Российская Федерация, МПК B 62 D 33 027. Машина манипуляторная [Текст]/ Е.Н. Богданов, И.Н. Багаутдинов, Я.И. Шестаков, А.А. Желонкин, С.А. Цветков; Заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Марийский государственный технический университет -№2011122102/11; заявл. 31.05.2011; опубл. 10.12.2012, Бюл. №34.

182. 12. Пат. 2464774 Российская Федерация, МПК A 01 G 23 08. Захватно-срезающее устройство лесозаготовительной машины [Текст]/ Е.Н. Богданов, И.Н. Багаутдинов, В.А. Грязин, Я.И. Шестаков, А.А. Желонкин, С.А. Цветков, С.А. Цветков; Заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Марийский государственный технический университет - №2011113556/13; заявл. 07.04.2011; опубл. 27.10.2012, Бюл. №30

183. Богданов, Е. Н. Моделирование плоскопараллельного движения рабочего органа валочно-пакетирующей машины типа ЛП-19 / Е. Н. Богданов // Инженерные кадры - будущее инновационной экономики России. - 2018. -№ 1. - С. 182-186. - EDN ZASYBN.

184. К вопросу об экономической эффективности применения современной агрегатной лесозаготовительной техники / М. Н. Волдаев, Т. М. Малькова, О. М. Леухина, Ж. Р. Матвеева // Современные проблемы и перспективы социально-экономического развития предприятий, отраслей, регионов : Материалы Всероссийской научно-практической конференции, Йошкар-Ола, 03-04 апреля 2013 года / Редакционная коллегия: Ахмадеева М.М., Короткова А.В., Миронова О.А., Смоленникова Л.В., Торопова Е.В., Уразаева Т.А.,Чернякевич Л.М.. - Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2013. - С. 399-404. - ЕБК БЕТЕББ.

Основные технические данные ВПМ ЛП-19

Наименование показателя Значение

1. Базовая машина ЛП-19 без ЗСУ

1.1. Эксплуатационная мощность двигателя, кВт 128

1.2. Частота вращения коленчатого вала двигателя номинальная, 1700

об/мин

1.3. Наибольшая расчетная подача одного гидронасоса при 186,5

Пдв=1700 об/мин и рабочем давлении до Р=20 МПа, л/мин

1.4. Наибольшая величина рабочего давления гидросистемы, 24

МПа

1.5. Вид тока в электросистеме

1.6. Напряжение, В Постоянный

1.7. Мощность электрогенератора постоянного тока, кВт 24

1,3

Приложение Б

Требования к стендовой (базовой) машине и оборудованию для проверки плоскопараллельного движения захватно-срезающего устройства, характеризуещегося траекторией достаточно близкой к прямолинейной вдоль уровня

грунта

1. Стендовая (базовая) машина - лесозаготовительная широкозахватная валочно-пакетирующая машина тяжелого типоразмера с полноповоротной платформой, отечественного производства, модельного ряда ЛП-19 А, по технической документации предприятия-изготовителя, предоставляемая в комплектации изготовителя, в которой демонтируется захватно-срезающее устройство.

2. Исполнение стендовой (базовой) машины должно включать:

• силовую установку с дизелем ЯМЗ-238ГМ2-3 и насосным агрегатом типа 333.И.112.000.770;

• электрооборудование постоянного тока с напряжением 24В и генератором мощностью не менее, чем 1,3 кВт;

• гидропривод цепного пильного механизма срезания с двухпоточной схемой;

• пяти- и четырехсекционный гидрораспределители типа ГС 3225 с пропорциональным гидроуправлением;

• систему гидравлического сервоуправления золотниками для большинства рабочих органов;

• систему электрогидравлического дискретного управления золотниками для механизма срезания, зажимных крюков и золотником гидрораспределителя сообщения поршневой полости гидроцилиндра рукояти с обеими полостями гидроцилиндров стрелы;

• целесообразно иметь, выведенный в кабину машиниста, тахомотосчетчик, например, типа ТХ-128;

• остальные показатели стендовой (базовой) машины - в соответствии с ее технической характеристикой.

3. ЗСУ должно состоять из следующих основных частей:

• цельносварной стойки с кронштейнами подвески, двумя - верхней и нижней опорными призмами и защитной рамой механизма срезания;

• двух - верхнего и нижнего захватных устройств рычажного типа;

• высокоскоростного цепного пильного механизма срезания;

• гидрооборудования, включающего элементы гидроприводов захватных устройств и ВЦПМ.

4. Разрабатываемый механизм подстройки параметров управления траекторией движения (МППУТД) рукояти и стрелы ВПМ адаптивного характера долже быть выполнена в виде дополнения к конструкции основного (штатного) оборудования для управления рабочими органами ВПМ, а составляющие ее отдельные части должны не заменять, а дополнять соответствующие системы базовой машины (гидравлическую систему, электрическую систему и систему управления базовой ВПМ).

5. Наличие электрогидравлической подсистемы в конструкции стендовой (базовой) ВПМ не должно исключать или ограничивать возможности управления рабочими органами машины в традиционном (ручном) режиме, то есть обычными (штатными) органами управления.

6. В конструкции системы управления должна быть предусмотрена возможность оперативного выключения системы для перевода автоматизированного процесса в режим ручного управления рабочими органами машины специальной клавишей или тумблером.

7. Общие технические требования к гидрооборудованию МППУТД и требования к его безопасности должны полностью соответствовать

аналогичным требованиям к гидрооборудованию стендовой (базовой) машины.

8. Гидроаппараты, входящие в состав МППУТД, должны быть адаптированы к гидравлической системе стендовой (базовой) машины по рабочему давлению, расходам и качественным характеристикам применяемой рабочей жидкости.

9. Материал и детали стальных трубопроводов, а также рукава высокого и низкого давления, используемые в конструкции МППУТД, должны быть унифицированы по своим типоразмерам и характеристикам с аналогами, применяемыми в стендовой (базовой) ВПМ.

10. Гидравлические компоненты МППУТД должны быть размещены в местах, надежно защищенных от попадания грязи, снега, а также от ударов при работе машины.

11. Общие технические требования к электрооборудованию МППУТД и требования к ее безопасности должны полностью соответствовать аналогичным требованиям к электрооборудованию стендовой (базовой) машины.

12. Электрическая система МППУТД должна быть подключена к системе электропитания постоянного тока стендовой (базовой) машины.

13. Применяемые в электрооборудовании МППУТД провода и коммутационные элементы должны быть унифицированы по своим типоразмерам и характеристикам с аналогами, применяемыми в стендовой (базовой) ВПМ.

14. Элементы электрооборудовании МППУТД должны быть надежно защищены от внешнего механического воздействия, а также от попадания в них влаги, в том числе в виде росы, при длительной эксплуатации в холодный период с резкими перепадами температуры.

Провода и жгуты должны быть проложены, в основном, в защитных металлических трубах, а на перегибах в местах подвижных соединений в резинометаллических рукавах высокого давления.

15. Применяемые при изготовлении МППУТД металлы, сварочные материалы, методы контроля и нормы оценки качества сварных швов должны обеспечивать прочность и долговечность его металлоконструкций без ремонтных воздействий в течение установленного ресурса.

16. Диагностирование МППУТД в соответствии с ГОСТ 25044 и ГОСТ 27518.

17. Все покупные изделия и комплектующие сборочные единицы должны иметь сопроводительную документацию, знак доступа на рынок, знак соответствия при сертификации по ГОСТ Р 50460 и ресурсные характеристики, подтвержденные протоколами испытаний, паспортом или другим сопроводительным документом.

18. Пресс-масленки по ГОСТ 19853 должны быть защищены от механических повреждений и предметов лесной среды.

19. Требования к крепежным изделиям (болтам, винтам, шпилькам и гайкам) - по ГОСТ Р 52627 (ИСО 898-1:1999), ГОСТ Р 52628 (ИСО 89872:1992).

20. Спускные, наливные и контрольные пробки - по ГОСТ 27720 (ИСО 6302-86).

Организация испытаний электрогидравлической подсистемы улучшения плоскопараллельного движения ЗСУ

1. Приемо-сдаточные испытания организуется и проводятся в цеху ООО Фирма «Лестехком», на отрытой площадке, на полигоне Учебно-опытного лесхоза ФГБОУ ВО «ПГТУ» (по согласованию).

2. Для организации испытаний и их проведения, ООО Фирма «Лестехком» выделяет технических исполнителей, в том числе квалифицированного механика по обслуживанию машины и опытного машиниста - оператора машины. Возможно совмещение обязанностей механика и машиниста одним лицом.

3. В процессе испытаний члены комиссии обязаны соблюдать все требования настоящих рекомендаций, обеспечить объективное и оперативное освидетельствование экспериментального образца ВПМ с установленной электрогидравлической подсистемой.

4. Объектом испытаний является экспериментальный образец ВПМ с установленной электрогидравлической подсистемой.

5. Испытания включают следующие проверки:

• проверку комплектности;

• технический осмотр;

• запуск машины;

• испытания на холостом ходу;

• испытания с имитацией нагрузки.

6. Испытания проводятся в условиях, позволяющих без помех выполнять намеченные проверки. Время проведения проверок не ограничивается.

7. Топливо, смазочные материалы и рабочие жидкости, используемые при испытаниях должны иметь документы, подтверждающие их качество.

8. Управлять машиной во время испытаний должен машинист, имеющий соответствующую квалификацию. По согласию к управлению также может быть допущен машинист со стороны при наличии у него соответствующего удостоверения и опыта практической работы на валочно-пакетирующих машинах. Перед работой на ВПМ ЛП-19 с установленной МППУТД машинист должен пройти вводный инструктаж у специалиста (специалистов) -

разработчика МППУТД по особенностям ее устройства и работы, а также получить одобрение руководителя испытаний.

9. Проверка комплектности проводится по документам и натурному наличию объектов, предъявляемых представителем исполнителя, в следующем порядке:

• проверяется полнота комплектности конструкции машины в сборе с установленной электрогидравлической подсистемой, оборудования кабины, соответствие исполнения базовой машины и её систем заявленным в конструкторской документации разработчиков;

• фиксируется наличие эксплуатационной документации и комплекта ЗИП, обеспечивающего работоспособность машины в период испытаний;

• в случае перевозки машины к месту дальнейших испытаний проверяется надежность упаковки и готовности к транспортировке.

10. Технический осмотр включает визуальный контроль состояния ВПМ с установленным МППУТД. Проверяется:

• наличие замков и других запирающих устройств и их исправность, соответствие маркировки требованиям нормативно-технической документации, наличие пломб и других запечатанных фиксаторов, наличие видимых дефектов (подтекания топлива и рабочей жидкости, дефекты сборки, сварных швов, окраски, случайные повреждения);

• надежность стопорения резьбовых соединений;

• отсутствие скручивания и перетяжки рукавов высокого давления;

• отсутствие зажатия проводов и повреждений их изоляции;

• наличие надписей и символов безопасности, средств пожаротушения и их годность;

• соответствие окраски сигнальным цветам.

Результаты технического осмотра фиксируются в акте.

11. Запуск машины, ее двигателя и систем производится назначенным предприятием-изготовителем машинистом с фиксацией на приборной панели готовности силовой установки гидравлики и электросистемы машины к работе.

Перед запуском проверяется правильность положений рукояток управления и позиционных переключателей, фиксируется наличие и исправность блокирующих устройств. Проверяется исправность и работа звукового сигнала.

В случае нестабильности запуска (повторение неудачного запуска) испытания по приемке-сдачи машины приостанавливаются до полного устранения причин отказов специалистами исполнителя.

Результаты запуска машины фиксируются в акте.

12. Испытания на холстом ходу проводит назначенный производителем машинист. В процессе испытаний на холостом ходу запускается и прогревается двигатель. Проверяется его работа на минимальных, средних и максимальных оборотах.

Фиксируется работа систем двигателя гидравлической и электросистемы по приборам на приборной панели. Их показания должны быть в установленных пределах. Не должно быть посторонних (нехарактерных) шумов, стуков, а также подтеканий масла и топлива.

При испытаниях рабочего оборудования на холостом ходу проверяется система управления: рукоятки, переключатели и кнопки должны включаться

и двигаться без заеданий. Исполнительные органы должны двигаться в пределах их полных ходов плавно без неуправляемых рывков. Скоростной режим устанавливается контролем оборотов двигателя. Первые включения делаются на пониженных оборотах. Не менее половины включений делаются на оборотах более 2/3 от максимальных. Производится не менее 30 0-т включений каждого исполнительного органа с его движением на полный рабочий ход из одного крайнего положения в другое. Не допускается посторонние стуки, шумы, вибрация, подтекание и перегрев рабочей жидкости, ослабление крепежа и фиксаторов, сильный нагрев соединений от трения, повреждение окраски (исключая места рабочего контакта узлов). После выполнения полного цикла включений осматривается рабочее оборудование на предмет установления дефектов.

Испытания в движении проводятся на площадке (трассе) состояние которой признано пригодным. Производится движение по всему диапазону скоростей передним и задним ходом не менее 10-ти минут на предельно высоких скоростях. Допускается начинать испытания в движении с проверки на низких скоростях. В процессе движения выполняется не менее 10 -ти поворотов с разными радиусами и скоростями. Испытания в движении ведутся непрерывно по всему циклу, после чего выполняется визуальный осмотр.

Результаты испытаний на холостом ходу фиксируются в акте. Отмеченные дефекты устраняются специалистами исполнителя на месте. В случае появления дефектов, требующих длительного времени на устранение, испытания приостанавливаются или переносятся на другое время.

13. Испытания с имитацией нагрузки проводит назначенный машинист на выделенной площадке со стандартным заводским имитатором. Производится не менее 300 циклов захвата, подъёма, переноса и наклона имитатора, переездов с имитатором и его отпускания из захватов. Скорости выполнения имитаций должны соответствовать скоростям нормального производственного процесса. После выполнения полной программы имитаций

проверяется герметичность гидросистемы стрелы. Имитатор поднимается на высоту 1 метр от грунта и выводится на полный вылет стрелы. По мерной линейке фиксируется величина опускания стрелы с имитатором под собственным весом. Она не должна превышать 10 см. в течении одной минуты.

Результаты испытаний с имитацией нагрузки фиксируются в акте. Отмеченные дефекты устраняются специалистами исполнителя на месте. В случае появления дефектов, требующих длительного времени на устранение, испытания приостанавливаются или переносятся на другое время по согласованию представителей заказчика и исполнителя.

14. Все участники испытаний должны пройти инструктаж по обеспечению техники безопасности во время испытаний в соответствии с инструкцией по эксплуатации машины ЛП-19 и правилами техники безопасности, действующими для данного случая на ООО Фирма «Лестехком». Инструктаж проводит руководитель испытаний, о чем составляется особый акт (по свободной форме) с подписями всех участников испытаний о факте ознакомления с правилами техники безопасности, которые они обязаны соблюдать.

Копия акта внедрения результатов диссертационной работы на ООО

ФИРМА «ЛЕСТЕХКОМ»

Копия акта внедрения результатов диссертационной работы в Институт механики и машиностроения ФГБОУ ВО «Поволжский государственный

технологический университет»

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Поволжский государственный технологический университет» (ФГБОУ ВО «ПГТУ»)

пл. Ленина, д. 3, г.Йошкар-Ола, Республика Марий Эл, 424000 Телефон [phone], факс [phone] E-mail: infoia'voleatech.net. hnn://MV\y.volealech.net.'' ИНН/КПП 1215021281/121501001,

24.09.2019 № 01-3270

На № от

УТВЕРЖ/^АЮ:

Проректор по ооразовкт! деятельности ФГ

/Л.

гельнос!!

« 24 » сентября

АКТ

об использовании результатов научных исследовании Богданова E.H. в учебном процессе ПГТУ

Научно-техническая комиссия в составе: председателя комиссии к.э.н., доцента А.Г. Фурина и членов комиссии: д.т.н., профессора М.Ю. Смирнова и к.т.н., доцента К.Н. Никонорова составила настоящий акт о том, что материалы и результаты научных исследований Богданова Евгения Николаквича на тему «Улучшение плоскопараллельного движения рабочего органа валочно-пакетирующей машины типа ЛП-19В» использованы в учебном процессе подготовки обучающихся по направлению подготовки 15.03.02 и 15.04.02

№ Результат исследования Учебная дисциплина Форма использования

1. Математическая модель ШСМ ВПМ типа ЛП-19В с заданным плоскопараллельным движением ЗСУ Технологическое оборудование отрасли Проведение лекционных и практических занятий

2. Средство управления траекторией движения рукояти и стрелы ВПМ типа ЛП-19В устройством, обеспечивающим движение ЗСУ близкого к плоскопараллельному Технологическое оборудование отрасли Проведение лекционных и практических занятий

Материалы обсуждены и одобрены на заседании технологические машины» «11 »января 2019 г., протокол № 6

кафедры «Транспортно-

Председатель комиссии:

Члены комиссии:

Заведующего кафедрой:

hJA

-Л

М.Ю. Смирнов _ К.Н. Никоноров А.И. Павлов