Улучшение тормозных свойств колесных лесопромышленных тракторов путем обоснования технических решений и параметров тормозной системы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.01, кандидат технических наук Пушков, Юрий Леонидович

• Пушков, Юрий Леонидович
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Пушков, Юрий Леонидович

Введение

1. Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1. Условия эксплуатации лесопромышленных тракторов.

1.2. Существующие и перспективные технологические процессы лесозаготовительного производства.

1.3. Анализ конструктивных особенностей зарубежных и отечественных колесных лесопромышленных тракторов.

1.4. Анализ исследований тормозных свойств колесных лесопромышленных тракторов.

1.5. Общие технические требования к тормозным системам с пневматическим приводом.

1.6. Задачи исследований.

2. Математическая модель системы «сортиментовоз — волок» в режиме торможения.

2.1. Обоснование эквивалентной динамической схемы.

2.2. Дифференциальные уравнения системы «сортиментовоз — волок» в процессе торможения.

2.3. Внешние возмущающие воздействия.

3. Математическая модель системы «колесный трелевочный трактор пачка древесины — волок» в режиме торможения.

3.1. Эквивалентная динамическая схема системы « колесный трелевочный трактор - пачка —волок»

3.2. Дифференциальные уравнения взаимодействия системы «колесный трелевочный трактор - пачка древесины — волок» с опорной поверхностью в режиме торможения.

3.3. Особенности исследования разработанной математической модели на ЭВМ.

4. Методика, аппаратура, объекты и условия исследовательских испытаний.

4.1. Объекты исследовательских испытаний.

4.2. Электроизмерительная аппаратура.

4.3. Программа и методика проведения исследовательских испытаний тормозных свойств колесных лесопромышленных тракторов в различных условиях эксплуатации.

4.4. Выбор испытательной трассы, условия проведения испытаний и осциллографирования процессов.

4.5. Обработка результатов исследовательских испытаний и оценка погрешностей измерений.

5. Результаты экспериментальных и теоретических исследований.

5.1. Проверка адекватности математической модели.

5.2. Результаты экспериментальных исследований колесной трелевочной системы в режиме торможения.

5.3. Результаты теоретических исследований тормозных свойств колесных лесопромышленных тракторов.

5.4. Пути повышения эффективности тормозной системы колесного лесопромышленного трактора.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Улучшение тормозных свойств колесных лесопромышленных тракторов путем обоснования технических решений и параметров тормозной системы»

Технический прогресс в лесозаготовительной промышленности зависит от прогрессивности технологических процессов, технического уровня лесосечных машин и эффективности их работы. В лесозаготовительной промышленности на долю оборудования и инструмента приходится более половины капитальных вложений. Исследования российских ученых и зарубежный опыт свидетельствует об актуальности внедрения технологических процессов заготовки древесины, основанных на применении специальных колесных лесопромышленных тракторов. Известно, что технология лесозаготовок в Скандинавских странах в основном (на 80.90 %), а в странах Северной Америки на 60.70 % ориентируется на заготовку древесины с трелевкой колесными машинами различных типов, обладающими высокими рабочими скоростями движения, хорошей проходимостью, а также более комфортными условиями труда оператора. Широкое внедрение в лесозаготовительную промышленность отечественных машин на колесной базе возможно постановкой на серийное производство разработанных семейства колесных лесопромышленных тракторов ОАО «Онежский тракторный завод» класса тяги 50 кН, предназначенных для трелевки и сортиментной вывозки древесины.

По прогнозам отечественных и зарубежных ученых, доля транспортных работ, осуществляемых колесными лесопромышленными тракторами, в ближайшие годы будет непрерывно повышаться. Часть транспортных операций (прямая вывозка деревьев на расстояние 5 и более км) переместится на магистральные волока и дороги с улучшенным покрытием, что приведет к повышению скорости движения данных машин, а значит к повышению требований безопасности движения. Решению этой задачи в значительной степени зависит от улучшения такого важного эксплуатационного свойства колесного лесопромышленного трактора, как эффективность тормозной системы.

Цель работы. Улучшение эксплуатационной эффективности свойств колесных лесопромышленных тракторов обоснованием технических решений и параметров, влияющих на тормозные свойства.

В диссертационной работе содержится цель исследования, проведен анализ работ предшественников по процессу торможения мобильных систем различного назначения, разработана и исследована на ЭВМ математическая модель торможения системы «колесный лесопромышленный трактор — пачка древесины — волок», приведены результаты исследований тракторов в производственных условиях, с целью подтверждения адекватности разработанных математических моделей.

Научная новизна. Разработана и исследована на ЭВМ математическая модель взаимодействия колесной трелевочной системы (КТС) с волоком в процессе торможения, с учетом сил, действующих на пачку древесины, позволяющая проводить анализ тормозных свойств трактора, при различных условиях эксплуатации.

Значимость для теории и практики. Разработанная математическая модель торможения трелевочной системы с учетом сил, действующих на пачку деревьев и результаты ее исследования, углубляют теорию движения колесных лесопромышленных тракторов и их взаимодействия с предметом труда и трелевочным волоком. Результаты исследований позволяют на стадии проектирования и модернизации колесного лесопромышленного трактора внедрять новые технические решения, задавать оптимальные параметры тормозной системы с целью повысить его эксплутационную эффективность.

На защиту выносятся основные положения:

• математическая модель системы « колесный лесопромышленный трактор- пачка древесины — волок » в режиме торможения;

• методы и средства измерения тормозных свойств колесного лесопромышленного трактора;

• пути повышения эффективности тормозных свойств колесных лесопромышленных тракторов.

Заключение диссертации по теме «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства», Пушков, Юрий Леонидович

8. Результаты исследования внедрены в ОАО «Онежский тракторный завод».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Пушков, Юрий Леонидович, 2003 год

1. Анисимов Г.М. Условия эксплуатации и нагруженность трансмиссии трелевочного трактора. М.: Лесная промышленность, 1975. 168 с.

2. Барановский В.А., Некрасов P.M. Системы машин для лесозаготовок. М.: Лесная промышленность, 1977. 246 с.

3. Шитов В.Н. К вопросу обоснования областей применения и основных параметров колесных трелевочных тягачей // Труды ЦНИИМЭ. Химки, 1970. Вып. 103. с. 79-103.

4. Кочнев A.M. Повышение эксплуатационных свойств колесных трелевочных тракторов путем обоснования их основных параметров: Дис. .д-ра техн. наук. СПб.: ЛТА, 1995. 424 с.

5. Малиновский Е. Ю., Гайцгори М.М. Динамика самоходных машин с шарнирно-сочлиненной рамой. М.: Машиностроение, 1974. 176 с.

6. Смирнов С.А. Теория движения колесных машин. М.: Машиностоение, 1990.352 е.: ил.

7. Тракторы: Теория / В.В.Гуськов, Н.Н.Велев, Ю.Е.Атаманов и др. под общ. ред. В.В.Гуськова. М.: Машиностоение, 1988. 376 с.

8. Пановко Я.Г. Введение в теорию механических колебаний. М.: Наука, 1980. 270 с.

9. Александров М.П. Тормозные устройства. Справочник. М.: Машиностроение, 1985. 311 с.

10. Беленький Ю.Б. К методике выбора основных параметров и конструкции колодочных тормозов автомобилей и тракторов и их приводов. Автореферат дис. к.т.н. Минск: 1961, 24 с.

11. Дькова А.Н. Современные тракторы и автомобили. М.: Сельхоиздательство, 1955. 300 с.

12. Крагельский И.В. Факторы, влияющие на коэффициент трения тормозных устройств. М.: Высшая школа, 1956. 31с.

13. Лысых Г.С. Исследование работы дисковых тормозов с усилением и метод их расчета. М.: Машиностроение, 1959. 40 с.

14. Кацыгин В.В., Горин Г.С. Тангенциальные эластичности движетелей трактора 4-4 при взаимодействии с почвой. // Тракторы и сельхозмашины, № 10, 1980. С. 15-17.

15. Кнороз Б.Н., Кленников Б.В. Шины и колеса. М.: машиностоение, 1975. 194 с.

16. Кочнев A.M. Обоснование параметров колесной трелевочной системы с целью повышения устойчивости заданного направления движения: Дис. .кагд. техн. наук. JL: JITA, 1987. 276 с.

17. Бочаров Н.Ф., Гусев В.И. и др. Транспортные средства на высокоэластичных движителях. М.: машоностроение, 1974. 208 с.

18. Можаев Д.В., Илюшкин С.Н. Механизация лесозаготовок за рубежом. М.: Лесн. пром-сть, 1988. 295 с.

19. Акимов В.В. Наши лесные машины //Лесная промышленность, 1992. №6. С.7-9.

20. Андрюшин М.И. Для повышения проходимости лесозаготовительных машин //Лесная промышленность. 1992. №3. С. 18-19.

21. Анисимов Г.М. Основы научных исследований. Л.: JITA, 1988. 76 с.

22. Зеленин A.M., Баловнев В.М., Керров И.П. Машины для землеройных работ. М.: Машиностроение, 1975. 422 с.

23. Зеленин A.M. Основы разрушения грунтов механическими способами. М.: Машиностроение, 1988. 375 с.

24. Рубинштейн А.Я., Кулачкин Б.И. Динамическое зондирование грунтов. М.: Недра, 1984. 92 с.

25. Ребрик Б.М., Вишневский В.Ф. Ударно-вибрационное зондирование грунтов. М.: Стройиздат, 1979. 88 с.

26. Черкасов И.И. Механические свойства грунтов в дорожном строительстве. М.: Транспорт, 1976. 248 с.

27. Санглера Г. Исследование грунтов методом зондирования. М.: Стройиздат, 1971. 232 с.

28. Бабков В.Ф., Гербург-Гейбович А.В. Основы грунтоведения. М.: Стройиздат, 1982. 254 с.

29. Беккер М.Г. Введение в теорию систем местность машина. М.: Машиностроение, 1973. 520 с.

30. Рубинштейн А .Я., Канаев Ф.С. Инженерно-геологические изыскания для строительства на слабых грунтах. М.: Стройиздат, 1984. 108 с.

31. ГОСТ 20069-84. Грунты. Метод их испытаний статистистическим зондированием. М.: Изд стандартов, 1984.

32. Трофименков Ю.Г., Воробков Л.Н. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов. М.: Стройиздат, 1981. 216 с.

33. Грязнов Т.А. Оценка показателей свойств пород полевыми методами. М.: Недра, 1984. 200 с.

34. Вонг Дж. Теория наземных транспортных средств. М.: Машиностроение, 1982. 284 с.

35. Рубцов М.В., Дерюгин А.А., Гурцев В.И. Влияние лесозаготовительной техники на почву и сохраняемость подлеска. //Лесное хозяйство. 1985. №6. С. 18.

36. Русаков В.А. Проблема переуплотнения почвы движителями и эффективные пути ее решения. М.: Изд. ВИМ, 1998. 368 с.

37. Савицкий В.Ю. Формирование и параметры волоков. //В кн. Технология, оборудование и машины для лесосечных работ. Сб. науч. тр. ЦНИИМЭ. Химки, 1990. С. 19-25.

38. Савицкий В.Ю. Влияние лесосечных машин на почву //Лесная промышленность. 1992. №1. С.24.

39. Jansson K.-J., Johansson J. Soil changes after traffic with a tracked and a wheeled forest machine: a cause study on a silt loam in Sweden /Forestery, 1998. Vol. 71, No. l,Pp. 57-66.

40. Johansson J. Earth-moving equipment as base machines in forest work /The Swedish University of Agricultural Sciences, 1997. Rep. 294, 71 p.

41. Анисимов Г.М., Большаков Б.М. Основы минимизации уплотнения почвы трелевочными системами. СПб.: ЛТА, 1988. 108 с.

42. Шишов Л.Л., Соколов Н.А. Генетическая классификация почв СССР //Почвоведение. 1989. №4. С.112-117.

43. Ревут И.Б. Физика почвы. Л.: Колос. С. 172-365.

44. Иванова Е.Н. Классификация почв СССР. М.: Наука, 1976. 180 с.

45. Чухина В.В. К вопросу о принципах классификации земель //Лесоведение. 1985. №5. С.9-16.

46. Шитов В.Н. К вопросу обоснования областей применения основных параметров колесных трелевочных тягачей //Труды ЦНИИМЭ. Химки, 1970. Вып. 103. С. 79-103.

47. Виногоров Г.К. Некоторые лесоэксплуатационные характеристики почвенно-грунтовых условий и рельефов /В кн. Вопросы технологии имеханизации лесосечных работ. Сб. науч. тр. ЦНИИМЭ. Химки, 1972. №123. С.3-9.

48. Бондарев А.Г., Сапожников П.М., Уткаев В.Ф. и др. Изменения физических свойств и плодородия почв при их уплотнении движителями сельскохозяйственной техники. М.: Сборник науч. тр. ВИМ. Т.118-1988. С.46-57.

49. Золотаревксая Д.И. Расчет уплотнения почвы тракторами /Тракторы и сельхозмашины. 1990 №4. С. 10-14.

50. Nitami Т. The factual structure of mountainous terrain and its influence on logging operations. Proceeding of 10 th international Confererce of the JSTVS. Kobe, Japan, 1990. Vol. 1. P. 15-24.

51. Рыскин Ю.Е., Андрюшин М.И. Воздействие колесных тракторов на грунт//Лесная промышленность, 1990. №5. С. 18-20.

52. Газизулин А.Х., Сабиров А.Т. Влияние тяжелой лесозаготовительной техники на физические свойства дерново-подзолистых почв //Почвоведение, 1989. №2. С. 99-108.

53. Патент на изобретение №2157986 «Способ бесконтактного определения плотности лесных почв с целью минимизации уплотнения почвы трелевочными системами. М.: 20 октября 2000.

54. Лесохозяйственный справочник для лесозаготовителя. /Судьев Н.Г., Новиков Б.Н., Рожин Л.Н. /М.: Лесн. пром-сть, 1989. 328 с.

55. Российская академия наук. Сибирское отделение. Конференция ООН по окружающей среде и развитию. (Рио-де-Жанейро, июнь 1992 года). Информационный обзор /Костюг В.А. Новосибирск, 1992. 54 с.

56. Ермольев В.П., Виногоров Г.К. Ученые лесоводы о механическом воздействии на почву //Лесная промышленность. 1985. №4. С. 18.

57. Котиков В.М., Сладкевич Я.В. Ходовые свойства машин и экология //Лесная промышленность. 1990. №12. С.5.

58. Исаев В.И. Влияние техники и технологии лесосечных работ на изменение вводно-физических свойств почв. /В кн. Пути и методы лесорастительной оценки почв и повышения их плодородия. Сб. науч. тр. ВНИИЛМ. М: 1980. С. 80-82.

59. Савицкий В.Ю. Влияние лесосечных машин на почву //Лесная промышленность. 1992. №1. С.24.

60. Залибеков З.Г. Изучение почвенного покрова при интенсификации антропогенного воздействия//Почвоведение. 1982. №7. С.26-38.

61. Санкин И.Н., Иванчиков А.А., Фрорлов В.И. Машины и лесная среда//Лесная промышленность. 1988. №8. С.9-10.

62. Лесоводственные требования к технологическим процессам лесосечных работ. М.: 1993. 18 с.

63. Лесоводственные требования к технологическим процессам рубок ухода. М.: 1993. 16 с.

64. Смирнов Н.Н., Есафов В.Д. Проходимость тракторов и пути ее повышения //Лесной журнал. 1992. №4. С 83-84.

65. ГОСТ 27141-88. Тракторы лесопромышленные. Общие технические требования.

66. ГОСТ 26955-86. Техника сельскохозяйственная мобильная. Нормы воздействия движителей на почву.

67. ГОСТ 27546-87. Машины валочно-пакетирующие, валочно-трелевочные и трелевочно-бесчокерные (тракторы трелевочные с гидроманипулятором). Общие технические требования.

68. ГОСТ 23734-74. Тракторы промышленные. Методы испытаний.

69. ГОСТ 7057-81. Тракторы сельскохозяйственные. Методы испытаний.

70. ГОСТ 26984-86. Техника сельскохозяйственная мобильная. Методы определения максимального нормального напряжения в почве.

71. ГОСТ 26953-86. Техника сельскохозяйственная мобильная. Методы определения воздействия движителей на почву.

72. Водянин. М.И. несовершенство методов определения нормированных показателей воздействия движителей на почву //Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1989. №5. С. 18.

73. Панов Н.М. Вопросы развития теории разрушения почвы //Тракторы и сельскохозяйственные машины 1998. №4. С. 19.

74. Юшков Е.С., Баутин В.М., Ильченко И.Р. Изменение структуры почвы под воздействием движителей тракторов. /В кн. Исследование системы движитель-почва. М.: ВИМ, 1984. Т. 102. С.71-75.

75. Серый B.C., Засухин Д.П., Вялый Н.Ц. Влияние нарушений почвенного покрова при сплошных рубках на последующее возобновление и рост молодняка //Лесное хозяйство. 1991. №3. С.27-28.

76. Вороницын К.И., Гугелев С.М. Технологическая оценка лесосечных машин //Лесная промышленность. 1988. №4. С.9-10.

77. Баранцев А.С. Лесоводственно экономическая оценка отечественной и финской техники и технологии при реконструкции лиственных насаждений //Лесное хозяйство. 1997. №2. С. 21-23.

78. Серый B.C., Засухин Д.П., Вялый Н.И. Влияние нарушений почвенного покрова при сплошных рубках на последующие возобновление и рост молодняка //Лесное хозяйство. 1991. №19. С.27-30.

79. Хабатов Р.Ш., Захаренков А.Н., Золотаревская Д.И. и др. О Государственных стандартах по воздействию движителей мобильной сельскохозяйственной техники на почву //Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1985. №5. С. 7-9.

80. Ляско М.И., Терзян В.А. Уплотняющее воздействие колесного горного трактора на почву //Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1990. №5. С. 18-20.

81. Цзе Ф.С., Морзе И.В., Хинкл P.P. Механические колебания. М.: Машиностроение, 1966. 510 с.

82. Успенский И.Н., Савинов Б.В. Крутильные колебания в трансмиссии грузовых автомобилей Горьковского автозавода //Автомобильная промышленность. 1970. №9. С.16-18.

83. Семенов В.М., Анилович Р.Г., Ковалева Т.В. и др. Динамические системы с реактивными элементами //Автомобильная промышленность, 1975. №2. С.15-17.

84. Транспортные средства на высокоэластичных движителях. М.: Машиностроение, 1974. 208 с.

85. Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1984. 296 с.

86. Транспортные моторно-трансмиссионные установки с двигателем постоянной мощности. /С.И. Дорменов, А.И. Банник, И.А. Коваль и др. М.: Машиностроение, 1987. 184 с.

87. Бреннер В.А., Калюс А.А., Палев П.П. и др. Динамика проходческих комбайнов. М.: Машиностроение, 1977. 224 с.

88. Яценко Н.Н. Форсированные полигонные испытания грузовых автомобилей. М.: Машиностроение, 1984. 328 с.

89. Шупляков B.C. Колебания и нагруженность трансмиссии автомобиля. М.: Транспорт, 1974. 328 с.

90. Пирковский Ю.В. Некоторые вопросы качения автомобильного колеса//Автомобильная промышленность. 1965. №12. С. 26-29.

91. Иванов С.Н., Баженов П.И. Аппроксимирующие зависимости для определения моментов инерции. //Автомобильная промышленность, 1992. №10. С. 19-20.

92. Чураков А.В. Повышение эксплуатационной эффективности колесных трелевочных тракторов обоснованием параметров моторно-трансмиссионной установки. Дис. канд. техн. наук. СПб.: JTTA, 2002. 217 с.

93. Тольский В.Е., Корчемный JT.B., Латышев Т.в. и др. колебания силового агрегата автомобиля. М.: Машиностроение, 1976. 264 с.

94. Капица П.Л. Эксперимент, теория, практика. М.: Наука, 1981. 496с.

95. Баранов Д.С. Измерительные приборы, методика и некоторые результаты исследования распределения давлений в песчаном грунте //Научное сообщение. М.: ЦНИИСК. 1969. Вып. 7. С. 61.

96. Метрология, стандартизация, сертификация. Терминологический словарь (Под ред. Акад Л.П. Курапова) М.: ИПН Изд-во стандартов, 1977. 104 с.

97. Анисимов Г.М. Основы научных исследований. Методические указания к выполнению лабораторных работ. Л.: ЛТА, 1987. 34 с.

98. Бухарин Н.А, Голяк В.К. Испытание автомобиля с использованием электрических методов измерения. М.: Машгиз, 1963. 208 с.

99. Васильев А.В., Раппопорт Д.М. Тензометрирование в исследованиях тракторов. М.: Машгиз, 1963. 168 с.

100. Фронов И.Б. Измерение крутящего момента. М.: Энергия, 1967. 120с.

101. Митков А.П., Кардашевский С.В. Статистические методы с сельхозмашиностроении. М.: Машиностроение, 1978. 360 с.

102. Митропольский А.К. Техника статистических исчислений. М.: М.: Физматгиз, 1961, 576 с.

103. Пугачев B.C. Теория случайных функций и ее применение к задачам автоматического регулирования. М.: Физматгиз, 1962. 883 с.

104. Лурье А.Б. Статистическая динамика сельскохозяйственных агрегатов. Л.: Колос, 1970. 376 с.

105. Анисимов Г.М., Пустошный П.М. Применение метода математического планирования эксперимента при исследованиипроизводительности трелевочных тракторов //Лесной журнал. 1979. №2. С. 11-22.

106. Завал ицкий Ф.С., Манцев М.Г. Методы исследований по механизации сельскохозяйственного производства. М.: Колос, 1982. 232 с.

107. Венцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1964. 576 с.-ч