Повышение эффективности функционирования колесных лесохозяйственных машин снижением их динамической нагруженности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.01, доктор технических наук Гусейнов, Элдар Муса оглы

• Гусейнов, Элдар Муса оглы
• доктор технических наук
• 2005

Оглавление диссертации доктор технических наук Гусейнов, Элдар Муса оглы

Введение .:.

Глава 1. Состояние проблемы нагруженное™ колесных лесохозяйственпых машин.

1.1. Основные требования к функционированию КЛХМ.

1.2. Краткий анализ работ по исследованию нагружснности КЛХМ

1.3. Классификация конструктивных схем колесных лесохозяйст-венных машин.

1.4. Постановка задачи исследования нагруженности КЛХМ.

Глава 2. Исследование вибропагруженности и устойчивости сортиментовоза.

2.1. Обоснование обобщенных моделей подвеса.

2.2. Аппроксимация макронеровностей пути.

2.3. Исследование вибронагруженности квазисимметричного одноступенчатого подвеса.

2.4. Исследование вибронагруженности несимметричного подвеса.

2.5. Исследование вибронагруженности оператора.

2.6. Моделирование боковой устойчивости сортиментовоза.

2.7. Исследование боковой вибронагруженности СВ.

2.8. Формулирование статистической линеаризации.

2.9. Обоснование моделей двухступенчатого подвеса СВ.

2.10. Характеристики двухступенчатого подвеса СВ.

2.11. Вибронагруженность и оптимизация двухступенчатого подвеса.

2.12. Оптимизация виброзащитного подвеса.

2.13. Боковая устойчивость двухступенчатого подвеса.

Выводы по теме главы.

Глава 3. Исследование вибронагруженности нрпводов лесовоза.

3.1. Обоснование моделей силовой передачи.

3.2. Аппроксимация крутящего момента и сопротивления сортиментовоза

3.3. Моделирование устойчивости функционирования силовой передачи.

3.4. Исследование вибронагруженности двухмассового привода.

3.5. Исследование вибронагруженносгн трехмлесозого приводя.

3.6. Обоснование моделей трелевочной системы.

3.7. Исследование вибронагруженности трелевочной системы.

Выводы по теме главы.

Глава 4. Динамика изгиба пачки и разгона лесовоза.

4.1. Обоснование моделей изгибных колебаний пачки.

4.2. Исследование вибронагруженности подвеса и пути.

4.3. Обоснование модели полупогруженного изгиба пачки.

4.4. Исследование вибронагруженности полупогруженного подвеса пачки.

4.5. Обоснование методики расчета пусковой нагруженности.

4.6. Исследование пусковой нагруженности двухмассового привода.

4.7. Исследование пусковой нагруженности трехмассового привода.

4.8. Исследование пусковой нагруженности трелевочной системы.

4.9. Исследование нагруженности подвеса пачки в выемке.

4.10. Исследование нагруженности подвеса сортиментовоза в выемке

4.11. Исследование ударного наг^ужения пачкой подвеса лесовоза.

Выводы по теме главы.

Глава 5. Методика расчета и спектрально-параметрического анализа вибронагруженности лесовозов.

5.1. Общая1 методика расчета и анализа вибронагруженности лесовозов.

5.2. Методика расчета и анализа вибронагруженности одноступенчатого подвеса.

5.3. Методика расчета и анализа вибронагруженности двухступенчатого подвеса СВ.

5.4. Методика расчета и анализа виброзащитного подвеса СВ.

5.5. Методика расчета и анализа,вибронагруженности оператора СВ

5.6. Методика расчета и анализа вибронагруженности двухмассового привода лесовоза.

5.7. Методика расчета и анализа вибронагруженности трехмассового привода лесовоза.:.

5.8. Методика расчета и анализа вибронагруженности трелевочной системы.

5.9. Методика расчета эффективности структуры подвеса пачки.

Выводы по теме главы.

Глава 6. Дипцмика машины рубок ухода.

6.1. Обоснование модели машины рубок ухода.

6.2. Обоснование упрощенных моделей машины.

6.3. Определение базовых параметров МРУ.

6.4. Анализ базовых параметров машины.

6.5. Исследование устойчивости МРУ по упрощенной модели.

6.6. Определение управляющих усилий манипулятора.

6.7. Исследование нагружения манипулятора по упрощенной модели.!.^.'.

6.В. Моделирование нагружения манипулятора с учетом деформации его элементов.

Выводы по теме главы.

Глава 7. Исследование нагруженности тягача при погрузке пачки лебедкой па щит и трелевке

7.1. Обоснование кинематической схемы погрузочного щита.

7.2. Кинематическое моделирование соударения пачка—щит.

7.3. Анализ кинематических параметров движения нагруженного щита с помощью ЭВМ.

7.4. Определение ударных реакций в узлах крепления щита к тягачу

7.5. Определение статических опорных усилий щита.

7.6. Методика расчета ударных нагрузок в узлах крепления щита при стопорении пачки.

7.7. Исследование соударения пачки и тягача через амортизаторы.

7.8. Исследование нагруженности тягача при трелевке пачки.

Выводы по теме главы.

Глава 8. Расчетно-экспериментальное исследование нагруженности трелевочной системы.

8.1. Задачи и программа экспериментальных исследований.

8.2. Структура и параметры экспериментальной трелевочной системы.

• 8.3. Анализ нестационарной нагруженности трактора и волока.

8.4. Анализ стационарной нагруженности трелевочной системы.

8.5. Уравнения динамического состояния трелевочной системы.

8.6. Результаты расчета и эксперимента.

8.7. Оптимизация параметров связи рама—пачка.

Выводы по теме главы.

Глава 9. Расчетно-экспериментальные исследования нагруженности KJIXT и гидроманинулнтора.

9.1. Структура и параметры подрессоривания экспериментального колесного трактора.

9.2. Методика экспериментальных исследований вертикальной нагруженности трактора.

9.3. Вертикальная нагруженность трактора при движении на единичной неровности.

9.4. Вибронагруженность трактора в установившемся движении на волоке.

9.5. Методика экспериментальных исследований нагруженности гидроманипулятора KJIXM.

9.6. Результаты экспериментальных исследований нагруженности ГМП.

Выводы по теме главы.

Глава 10. Разработка и расчет нагруженности KJIXT с шарнирносочлсненной рамой.

10.1. Обоснование создания активных полуприцепов для лесного хозяйства.

10.2. Методика расчета усилий в узлах шарнирно-сочлененного трактора.

10.3. Определение усилий в шинах трактора с шарнирно-сочле-ненной рамой при повороте.

10.4. Исследование импульсной нагруженности трелевочной системы при прямолинейном движении.

10.5. Исследование боковых колебаний трактора с шарнирно-сочле-ненной рамой.

10.6. Методика расчета опорных реакций трактора при различном положении манипулятора.

10.7. Оптимизация установившегося движения трелевочной системы

10.8. Синтез разгона трелевочной системы.

Выводы по теме главы.

Глава 11. Экспериментальное исследование нагруженности и оценка эффективности трактора T-40JI.

11.1. Задачи и методика экспериментальных исследований.

11.2. Экспериментальное исследование нагруженности трактора с чокерным оборудованием.

11.3. Эксперментальное исследование тягово-тормозных характеристик трактора.

11.4. Повреждаемость деревьев в процессе трелевки на рубках ухода.

11.5. Оценка функционирования тракторов на лесосеке.

11.6. Расчет экономической эффективности трактора.

11.7. Стохастическая оценка функционирования трактора.

Выводы по теме главы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности функционирования колесных лесохозяйственных машин снижением их динамической нагруженности»

Современная тенденция лесозаготовок в Российской Федерации — сохранение лесных ресурсов в малолесных регионах путем проведения несплошных рубок и рубок ухода за лесом машинами средней и малой мощности с полным выполнением лесоводственных требований. Широкое внедрение таких рубок сдерживается малым уровнем их механизации и, как следствие, низкой производительностью. Кроме того, эти машины должны соответствовать не только лесоводственным, но и динамическим требованиям поскольку динамическая нагруженность определяет не только производительность, долговечность и экономичность машины, но и воздействие на лесную почву через движитель.

Минеральный почвенный покров значительно уплотняется под удельной нагрузкой р > 80 КПа. Это уплотнение ухудшает развитие мелких < 10 ем) корней деревьев в радиусе до 3—4 м'етров, составляющих 93% всей корневой системы. На влажных почвах, особенно при многократных проходах по волоку движитель (колесо) нарезает глубокую колею, а застойная в ней вода обусловливает амелиорацию лесных участков. Решение проблемы машинизации несплошных рубок возможно двумя основными путями: разработкой и созданием новых специальных прогрессивных машин и радикальной модернизацией машин сельскохозяйственного назначения под специфические лесные требования. Второй путь более рациональный на ближайшую перспективу. Он значительно ускоряет и удешевляет создание машин и использует апробированные в эксплуатации унифицированные узлы и агрегаты своих прототипов.

Базовыми машинами лесозаготовок являются тракторы и автомобили. Колесные лесохозяйственные машины (КЛХМ) моделируются (отображаются) чаще совокупностью механических систем. Системное моделирование позволяет определять закономерности их функционирования и динамическую нагружен ность, решать задачи функционального анализа, параметрической оптимизации и управления. Оптимизация параметров и управления — двуединая проблема обеспечения устойчивости движения КЛХМ, их экономичности и долговечности, минимальной динамической нагруженности, а в целом — квазиоптимального их функционирования.

Исследуемые машины включают три основные системы: рессорную (рессорное подвешивание — подвес несущей рамы), крутильную (силовую передачу — привод машины) (и манипуляторную (гидроманипулятор (ГМП) — манипулятор + гидропривод). Блоки простых систем (подсистем) чаще относят к технологическому оборудованию: щит с лебедкой, зажимной коник, полуприцеп и пр. Колесные J1XM взаимодействуют с дорогой (лесной почвой) и предметами труда: дерево, пачка, почва. К внешней нагрузке на привод относится также крутящий момент двигателя. Усилия взаимодействия шин KJIXM и пути (почвы) служат критерием вибронагруженности рессорных и крутильных систем, а также почвы (пути).

Проблема нагруженности тракторов и автомобилей затрагивается прямо или косвенно во многих монографиях, ученых трудах и исследованиях. Однако для KJIXM недостаточно еще изучены проблемы устойчивости, параметрического анализа, оптимизации параметров и синтеза управления. Кроме того, в цоследний период теоретическая часть работ чаще выполняется решением на ЭВМ. Поэтому целью предлагаемого исследования ставится аналитическая разработка прикладной теории нагруженности KJIXM, а на этой основе — путей ее снижения и реализации технических решений.

Общая характеристика работы I

Цель и задачи исследований. Цель работы — снижение нагруженности KJIXM и лесной почвы. Соответствующие задачи исследования:

1. Провести анализ выполненных исследований по динамике тракторов и автомобилей, в т.ч. в лесозаготовительных системах, и разработать аналитическую прикладную теорию их нагруженности в переходных и стационарных режимах движения, включающей основным критерием радиальное и касательное силовое взаимодействие колеса и почвы, эффективные аналитические методы расчета, оптимизации параметров и синтеза управления.

2. Разработать комплекс методик экстремального, интерполированного, интегрального, функционального и параметрического анализа нагруженности основных систем машин для заготовки и вывозки леса.

3. Разработать эффективные методики оптимизации параметров, аппроксимативного и аналитического синтеза управления, минимизирующие динамическую нагруженность основных систем лесотранспортных машин и, I как следствие, повышающих их экономичность и долговечность.

4. Обосновать расчетные и математические модели основных подсистем лесозаготовительных машин и возможное их упрощение для аналитического решения, оптимизации параметров и выявления закономерностей их функционирования.

5. Оптимизировать упруго-диссипативные связи KJIXM и получить расчетные формулы их оптимальных или рациональных значений.

6. Обосновать рациональные структуры основных подсистем KJ1XM и характеристики упруго-диссипативных связей.

7. Исследовать устойчивость малоустойчивых подсистем KJIXM, определить границы устойчивости и рациональные или оптимальные параметры, доставляющие устойчивость их функционирования.

8. Провести испытания нагруженности силовой передачи экспериментального колесного трактора и сопоставить результаты с теоретическим расчетом.

9. Провести экспериментальные исследования нагруженности различных структур рессорного подвешивания колесного трактора и сопоставить результаты с теоретическим расчетом.

10. Выполнить экспериментальные исследования нагруженности гидроманипулятора в режимах подъема дерева стрелой и его переноса поворотом манипулятора по заданному плавному управлению.

11. Разработать рекомендации и технические решения, реализующие минимальную динамическую нагруженность КЛХМ.

12. Разработать и создать методом радикальной модификации колесный лесохозяйственный трактор (KJ1XT) с шарнирно-сочлененной рамой класса тяги 6—20 кН, отвечающий лесоводственным требованиям с минимальной нагрул&шюстью.

13. Разработать прикладную теорию нагруженности созданного трактора, соответствующую общей теории нагруженности КЛХМ.

14. Провести экспериментальные исследования нагруженности трактора для апробации характеристик его функционирования и нагруженности.

Объекты и методы исследований. Объектом теоретических исследований являлись лесозаготовительнохтранспортные системы на базе КЛХМ: машины рубок ухода, трелевочные колесные машины лебедочно-щитовые и с гидроманипулятором, лесовозы и сортиментовозы. Испытания гидроманипулятора с дерёвом проводились на натурном стенде, силовой передачи и упруго-диссипативных связей шин и коника — на экспериментальном тракторе Т-40ЛБ с пачкой, а различных структур рессорного подвешивания — на тракторе Т-80Л с пачкой. Производственные испытания осуществлялись на разработанной методом радикальной модификации конструкции трактора с пачкой и без нее.

Аналитический расчет базировался на применении и развитии методов системного подхода с использованием декомпозиционных расчетных моделей, функционального анализа, параметрической оптимизации и синтеза управления. Аналитическое решение переходных процессов в линейной системе осуществлялось эффективным методом операционного исчисления Лапласа в форме Карсона, а нелинейных — методом усреднения (асимптотического интегрирования). Для изучения стационарного случайного процесса использовалась, спектральная теория с эффективным аппаратом передаточных функций. В нелинейном случае применялась статистическая линеаризация, а в сложных случаях — решение с помощью ЭВМ.

Экспериментальные исследования базировались на тензомстрических и других датчиках с подачей сигналов на шлейфы осциллографа. Обработка осциллограмм осуществлялась на ЭВМ по стандартным программам. Основными показателями нагруженности являлись технологические усилия и крутящие моменты в упруго-диссипативных связях и ускорения инерционных блоков.

Научная новизна работы:

1. Обоснованы расчетные модели лесозаготовительно-транспортных систем и их упрощение на основе частотного и нагрузочного анализа, декомпозиции большой размерности для выявления основных закономерностей их функционирования.

2. Разработана аналитическая прикладная теория нагруженности лесозаготовительных транспортных систем вперех.одных и стационарных режимах движения, включающая основным критерием покоординатное взаимодействие колеса и почвы, эффективные аналитические методы расчета, оптимизации параметров и синтеза управления.

3. Разработана прикладная теория нагруженности нового KJIXT, учитывающая функционирование его узлов в различных технологических операциях.

4. Развита прикладная теория нагруженности гидроманипулятора с учетом аппроксимации управления и управляющих усилий и специфики функционирования в лесных условиях. ,

5. Разработана эффективная методология (стратегия) научного поиска путей снижения нагруженности основных систем машин для заготовки и вывозки леса, включающая обоснование рациональных структур подсистем и характеристик упругодиссипативных связей, установление закономерностей I их функционирования и динамической нагруженности, функциональный (интерполированный) и параметрический анализы, параметрическую оптимизацию и синтез управления, технические решения и научные рекомендации по минимизации динамической нагруженности.

6. Разработан комплекс методик экстремального, интерполированного и интегрального, функционального и параметрического анализа нагруженности основных систем машин для заготовки и вывозки леса.

7. Разработаны эффективные методики параметрической оптимизации, аппроксимированного и аналитического синтеза управления, минимизируюI щие динамическую нагруженность основных подсистем и повышающие их экономичность и долговечность.

8. Оптимизированы упруго-диссипативные связи KJIXM и получены 1 расчетные выражения их квазиоптимальных параметров. Выполнен аппроксимированный синтез управления манипулятором и аналитический — разгоном трелевочной системы.

9. Определены границы устойчивости исследованных малоустойчивых систем и квазиоптимальные параметры, доставляющие максимум устойчивости их функционирования. i

10. Установлены рациональные структуры исследованных подсистем и характеристики упруго-диссипативных связей.

И. Установлены закономерности функционирования и динамической

I' нагруженности исследованных подсистем, а также уровни нагруженности.

Значимость дли теории и практики

Разработанные прикладная теория и стратегия научного снижения нагруженности KJIXM и лесной почвы минимизирует их динамическую нагруженность, а также максимизирует экономичность, долговечность и служит I основой квазиоптимального проектирования.

Разработанные методики функционального анализа устанавливают закономерности функционирования и нагруженности, и как следствие, характер и уровень нагруженности и ее зависимость от параметров системы., в первую очередь от параметров жесткости и диссипации. Методики параметрической оптимизации минимизируют экстремально или интегрально уровень нагруженности и дают расчетные формулы и числовые значения квазиоптимальных параметров.

Методики синтеза пассивного управления дают квазиоптимальные характеристики упруго-диссипативных связей, а активного управления — рациональные энергосиловые или тяговые характеристики приводов КЛХМ.

Выявленные рациональные структуры лесотранспортных систем приближают возможные передаточные функции их функционирования к идеальным по минимальному уровню нагруженности. Обоснованная декомпозиция расчетных и математических моделей позволяет выполнить аналитический • расчет, функциональный анализ и параметрическую оптимизацию. Обеспечение устойчивости малоустойчивым системам исключает их катастрофу. Если критерии устойчивости и нагруженности противоречивы, то принимается компромиссное решение или с полным приоритетом устойчивости лесозаготовительной или лесотранспортной системы.

Проведенные испытания силовой передачи трелевочной системы <трактор Т-40ЛБ + пачка хлыстов> подтвердили адекватность моделей натурному образцу по частотному спектру, характеру и уровню крутящих моментов в шинах и усилий в упруго-диссипативных связях <коник—рама>. Подтверждены также экспериментально расчетные квазиоптимальные пара-4 метры жесткости и диссипации отмеченных связей.

Испытания различных структур рессорного подвешивания трелевочной системы <трактор T-80JI + пачка хлыстов> подтвердили теоретические расчеты лесовозных систем с одно- и двухступенчатым подвесом. Установлено также, что нагруженность трактора возрастает со скоростью движения, а при

D > 5 м/с становится целесообразным двухступенчатое рессорное подвешивание колесного тягача с оптимальным соотношением прогибов и диссипации по ступеням подвеса.

По результатам теоретических исследований разработаны рекомендации и технические решения, обеспечивающие минимизацию нагруженности КЛХМ. Часть решений защищена авторскими свидетельствами. В 1970 г. на кафедре ПСЛМ ЛТА возникла идея быстрого создания КЛХТ с шарнирно-сочлененной рамой путем радикальной модификации сельхозтрактора. При активном и непосредственном участии автора был разработан и создан экспериментальный его образец в производственных мастерских ЛТА. Затем работы велись в содружестве с НПО «Силава», Онежским, Минским, Липецким, Владимировским и Харьковским тракторными заводами.

Для нового трактора разработана прикладная теория нагруженности его узлов и связей. Проведены производственные испытания его функционирования и нагруженности. Материалы разработок.и испытаний используются на перечисленных выше заводах и в учебном процессе ЛТА—СПбГЛТА. Достоверность полученных результатов колеблется в пределах 85.95 % в зависимости от принятого критерия нагруженности. Для квазиоптимальных параметров системы она высокая ввиду того, что экстремальные свойства сохраняются при упрощении модели. Суть в том, что гибкость и нагруженность неконсервативной системы определяются низшей собственной частотой и параметрами жесткости и диссипации. В линейном случае нагруженность пропорциональна величине внешнего воздействия.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Прикладная аналитическая теория нагруженности лесозаготовитель-но-транспортных систем в переходных и стационарных режимах движения, содержащая критерием опорные реакции, эффективные методы расчета, оптимизации параметров и синтеза управления.

2. Прикладная теория нагруженности разработанного КЛХТ, включающая расчетные и экспериментальные исследования и специфику функционирования технологического оборудования: ГМП—привод, щит—пачка, коник—пачка.

3. Методология (стратегия) снижения нагруженности лесозаготови-тельно-транспортных систем, включающая обоснование рациональных структур и характеристик связей, функциональный и параметрический анализы, оптимизацию параметров и синтез управления, технические решения и научные рекомендации по минимизации нагруженности.

4. Комплекс эффективных методик анализа и оптимизации параметров, минимизирующих нагруженность KJIXM.

5. Декомпозиционные расчетные модели и закономерности функционирования и нагруженности подсистем.

6. Расчетные формулы и числовые значения оптимальных параметров упруго-диссипативных связей.

7. Рациональные структуры подсистем и расчетные выражения параметров, доставляющих устойчивость их функционирования.

8. Научные рекомендации и технические решения по снижению нагруженности KJIXM.

9. Разработка и испытание нового KJIXT.

Реализация работы. В экспериментально-производственной мастерской лесотехнической академии (JITA) с активным участием автора были изготовлены пять колесных лесохозяйственных тракторов (KJIXT) на базе Т-40АМ Липецкого тракторного завода с четырьмя ведущими колесами одинакового размера со щитом и лебедкой для трелевки леса (1975-76 гг.).

В 1977—1991 гг. ЛТА совместно с НПО «Силава» организовали серийный выпуск КЛХТ на заводе «Ригалесмаш». В 1978 году один трактор был продемонстрирован на ВДНХ СССР, а разработчики КЛХТ награждены бронзовыми медалями.

Затем J1TA совместно с НПО «Силава» создали бесчокерные трелевочные тракторы Т-40ЛБ с гидроманипулятором и зажимным коником. В 1985 году на этой основе создан Т-40ЛБ с пачковым захватом.

В 1973 году ЛТА совместно с Харьковским заводом тракторных самоходных шасси (ХЗТСШ) создали экспериментальные образцы тракторов ТЛ-28. Аналогичные машины изготовлены в ЛТА на базе трактора Т-25А с чокерным и бесчокерным технологическим оборудованием.

В ЛТА па базе Т-25А была создана машина для разделки деревьев в вертикальном положении на рубках ухода. Кроме этого был изготовлен трелевочный трактор на базе МТЗ для несплошных рубок. Созданные на базе Т-40АМ трактора прошли производственные испытания в лесхозах и леспромхозах Ленинградской и Новгородской областях, Карельской, Латвийской и Литовской республиках. По результатам государственных испытаний трактор ТЛ-28 рекомендован к серийному выпуску. Некоторые рекомендации по компоновке и конструкции КЛХТ отражены в утвержденных Гослесхозом лесотехнических требованиях.

Апробация работы. Результаты исследований отражены в научных отчетах лаборатории по проблемам механизации лесозаготовок ЛТА (1973— 1988 гг.), кафедр технологии лесного машиностроения и ремонта (1980— 1982 гг.) и технологии лесозаготовительных производств (1991—2004 гг.), докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях ЛТА (1973—2004 гг.), Всесоюзном научно-техническом семинаре по проблемам рубок ухода (г. Шучинск, 1980 г.), на конференциях молодых ученых в Латвийской ССР (г. Рига, 1981 г.) и специалистов НТП лесозаготовительных учреждений (г. Свердловск, 1985 г.), на конференциях «Повышение эффективности лесного комплекса Карельской АССР» (г. Петрозаводск, 1985 г.), «Комплексное и рациональное использование лесных ресурсов» (г.Минск, 1985 г.), «Эколого-экономические проблемы лесного комплекса» (г.Санкт

Петербург., 1997 г.), а также Международном форуме «Лесопромышленный комплекс России XXI века» (г. Санкт-Петербург, 2002 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы две монографии, 25 печатных работ, получены 14 авторских свидетельств на изобретеиия. Автор работы в 1979 г. награжден бронзовой медалью ВДНХ СССР.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 11 глав, заключения, списка использованных источников из 75 наименований и приложения. Общий объем работы 519 страниц текста, в т.ч. 147 рисунков и 59 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства», Гусейнов, Элдар Муса оглы

Выводы по теме главы

1. Цель испытаний: исследование нагруженности блоков трактора, его тягово-тормозных характеристик и оценка функционирования тракторов на лесосеке. Основной объект испытаний — опытный образец трактора Т-40Л НПО «Силава», а комплекс измерений — мобильная тензолаборатория.

2. Экспериментальные зависимости /?;((р) и ЗХф, а) согласуются с теоретическими расчетами, особенно по максимумам ударного взаимодействия дерева и щита при фо = 55°. Выявлены возможности снижения веса щита и рычагов. Максимумы нагруженности зарегистрированы также при переезде через пень и яму, а также при внезапной остановке протяжки пачки. Весьма малая нагруженность во всех режимах передней полурамы и малая задней позволяют уменьшить их вес в 1,5 раза. Максимальные давления в гидроцилиндрах поворота зафиксированы близкими к расчетным, что утверждает точный расчет их сечения.

3. Тягово-тормозными испытаниями установлены соответствующие характеристики нового трактора. На передачах I, II задний мост не включался в работу. Процент буксования при Ркр = 13 кН составил 7% на грунтовой дороге, 2—5% — на асфальтированной, а коэффициент сопротивления качению— /кг= 0,13 и /ак= 0,11 соответственно. Тяговое усилие на поле составляло: Ркр = 9 кН на III—IV передачах при и = 1—3 м/с и Ркр < 17 кН на I— II передачах при и = 0,75.2,25 м/с. Коэффициенты качения / волочения на снежной целине / накатанном волоке составили /к = 0,194 / 0,145 и /в = = (0,5.0,6) / (0,4.0,45). Тормозная характеристика трактора получена на 20% ниже кривой по ГОСТ 12.2.019—76.

4. Исследованиями повреждаемости леса на десяти участках лесной опытной станции в процессе трелевки на рубках ухода установлена вероятность повреждаемости деревьев и подроста: р£= 0,06; p„= 0,09.

5. Сравнительная оценка функционирования четырех тракторов на лесосеке в одинаковых условиях определила при несущественном расхождении лучшие показатели у трактора T-40JI, а худшие у трактора МТЗ-52 на прореживании. Эффективность функционирования тракторов с шарнирно-сочлененной рамой объясняется лучшей проходимостью и маневренностью. Равномерное распределение нагрузки по осям этих тракторов в груженом режиме обеспечивает им меньшее колееобразование, особенно при малых количествах проходов.

6. Наблюдения в Ленинградской области за функционированием лесозаготовительных машин Софит с широкопрофильными шинами показали их высокую производительность по сравнению с тракторами ТБ-1 и ТДТ-55 за счет более высоких скоростей трелевки. Наименьшее колееобразование в летний период у тракторов Софит-Т реализуется за счет меньшего воздействия на почву их шин по сравнению с гусеницами. На увлажненных почвах осеннего сезона это преимущество снижается до гусеничных тракторов. Сохранность подроста при валке леса машинами Софит недостаточная из-за ограниченного вылета манипулятора.

7. Применение тракторов Т-40Л экономически себя оправдывает: в древостоях с объемом хлыстов до 0,15 м3 наиболее выгодным является трактор с гидроманипулятором, а с увеличением объемов хлыстов — применение трактора с чокерным оборудованием на трелевке древесины.

Стохастическая оценка вероятностного функционирования КЛХТ на выборочной рубке позволила установить целевую функцию в виде матожидания экономического эффекта М£ = Е-^с/я,-'Р/> Р =< г\9ь г\9ъ riP\> i=1 ггРъ >зРь гъРг > • Его расчет для V = 200 м3/га определил суммарный экономический эффект (ЧД) по трактору Т-40Л с чокерным оборудованием: М£ от 961 руб. до 3081 руб. в смену или 178 025 руб. в пятый год применения и до 570 312 руб. в первый год эксплуатации; по трактору Т-40ЛБ с гидравлическим манипулятором соответственно от 1107 до 3517 руб. в смену или от 199 490 руб. в пятый год применения и до 633 532 руб. в первый год эксплуатации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана аналитически-прикладная теория нагруженности лесо-заготовительно-транспортных систем, основанная на декомпозиции большой размерности, функциональном и параметрическом анализе, оптимизации параметров и аппроксимации управления и внешнего воздействия.

2. Предложены эффективные критерии нагруженности KJIXM и лесной почвы — покоординатные реакции шинных колес в виде максимума реакции в переходном процессе и дисперсии реакции в стационарном случайном процессе установившего движения.

3. Определена эффективная методология (стратегия) снижения нагруженности заготовительно-транспортных систем, включающая обеспечение устойчивости их функционирования, обоснование рациональных структур и характеристик связей, оптимизацию параметров и синтез управления, технические решения и научные рекомендации по минимизации нагруженности.

4. Обоснованы декомпозиционные расчетные модели и определены закономерности функционирования и нагруженности лесозаготовительно-транспортных подсистем.

5. Разработан комплекс эффективных методик функционального и параметрического анализа, параметрической оптимизации и аппроксимативного управления, минимизирующих нагруженность исследуемых подсистем.

6. Установлены расчетные формулы и числовые значения квазиоптимальных параметров упруго-диссипативных связей исследуемых подсистем.

7. Определены рациональные структуры подсистем и расчетные выражения параметров, обеспечивающих устойчивость их функционирования.

8. Разработаны научные рекомендации и технические решения, реализующие минимальную динамическую нагруженность KJ1XM и лесной почвы. Развита прикладная теория нагруженности гидроманипуляторов колесных машин аппроксимацией управления, устойчивостью функционирования и управляющими усилиями.

9. Разработана прикладная теория нагруженности нового KJIXT с шар-нирно-сочлененной рамой, включающая расчет нагруженности оборудования, связей и шин при различных технологических операциях, оптимизацию параметров установившегося движения и синтез тяговой характеристики переходного процесса.

10. Разработана, с активным участием автора, конструкция трактора T-40JI с шарнирно-сочлененной рамой, проведены всесторонние экспериментальные исследования его нагруженности, дана оценка эффективности функционирования на лесосеке.

11. Проведены расчетно-экспериментальные исследования рессорных и крутильных подсистем KJIXT в трелевочных системах для уточнения адекватности моделей, закономерностей функционирования и теоретических положений их динамической нагруженности.

12. Вибронагруженность сортиментовоза (СВ) пропорциональна и1,5 при узкополосном спектре воздействия пути (почвы) и завышенной жесткости подвеса, и0,5 — при широкополосном спектре в гибком подвесе. Расчетная диссипация в первом случае в V2.V3 раз выше второго. Реакции пути и ускорения СВ возрастают с жесткостью подвеса и имеют минимум по диссипации. В шинах реальная диссипация д £ 0,1 почти в три раза меньше расчетной. Поэтому при \) 2: 5 м/с целесообразнее двухступенчатая система подвеса с основной гибкостью и диссипацией в рамной ступени при виброзащитной шинной:/р //ш = VpXI+mO"1 « 0,4, /р + /ш ~ 8,5 + 3,5 = 12 см, d ~ 0,35.

В рамной ступени наилучшая квазилинейная диссипация автономными гидрогасителями. Ввиду малой их надежности возможны листовые рессоры или фрикционные демпферы с улучшенной характеристикой.

13. Обязательные условия боковой устойчивости СВ в одноступенчатом подвесе czb = kyngh, къ > 2,5. В двухступенчатом подвесе оно усиливается сэЬК >2,5mgh, сэ = czckz / при bK > Ь. По критерию min max Re pj = max \hi\ выявляется оптимальное соотношение покоординатных жесткостей рамного подвеса су = (czb - mgh) / asJx, доставляющее максимум боковой устойчивости СВ.

Важными условиями одномерного двухступенчатого подвеса оператора является обязательность двойной диссипации Pi > 0, Ро > 0 и исключения равенства частот переднего подвеса СВ и сиденья с оператором, Vi # v0. Они определяют правило: при жестком подвесе СВ должно быть мягкое сиденье о 9 о оператора и наоборот. Поэтому Со =

Рf= 0,3m,cb Ра= l,2Pi

Со / СI,

Vo^ Vi, F0= 1,25Р0аА.

Гидрогаситель сиденья можно заменить улучшенным фрикционным трением по условию статистической эквивалентности.

14. На основе декомпозиции симметричных структур, чрезмерного распределения параметров и приведения их к валу двигателя образуются двух-трехмассовые одномерные крутильные системы приводов лесовоза. Для крутящего момента двигателя и сопротивления лесовоза возможны полигармоническая и стохастическая аппроксимации. Низшие неуравновешенные гармоники газовых сил подавляются антивибраторами бифлярного подвеса, а параметрические резонансы — конструкционным трением в приводе с параметром диссипации Ре > 0,5д/сэУ2» h « Jo, намного ниже оптимального значения, минимизирующего его вибронагруженность.

Дисперсия крутящего момента DM(a) двухмассового привода (шин) пропорциональна его жесткости сэ, квадрату внешнего воздействия (М0^) , обратнопропорциональна основной гармонике возмущения со0 и инертности привода J. Функционал DM (рэ) имеет минимум, доставляющий оптимум параметру диссипации:

Рэт^л/с^, Д9Э = 0,5.0,3; рэ=29эД/сэ7, c3 = c3min.

Выявлено, что в рациональном (наилучшем) трехмассовом приводе основная гибкость и диссипация должны быть сосредоточены в карданном вале. Поэтому предложен дисковый демпфер на гибком карданном валу.

15. Обоснованы обобщенная и эквивалентные модели силовой передачи трелевочной системы, в т.ч. с гибкой (сп) и жесткой (сп оо) продольной сцепкой трактор—пачка, полу- и полнопогруженной пачкой. Определна наилучшей полнопогруженная система с основной гибкостью и диссипацией в сцепке. Функционал Dm(cn, ст) имеет минимум, доставляющий оптимум соотношению жесткостей сцепки и шин ведущих колес, сп / ст = Ът\ / т2 = 0,38. Интегральные реакции сцепки и шин минимизирует также диссипация в сцепке. Поэтому предложены фрикционные опоры коника двойного действия или фрикционно-роликовые опоры, обеспечивающие расчетное трение с улучшенной характеристикой.

16. Обоснованы расчетные и аналитические модели изгиба пачки в полнопогруженном состоянии на одно- и двухступенчатом подвесе при случайной неровности пути. Основной путь упрощения — дискретизация распределенной массы пачки по базисной кривой изгиба и задание квазисимметричной пачки на опорах. При этом кроме комлевой и кроновой массы образуются колеблющаяся по базисной форме изгиба (т = тп / 2) и масса инерционной связи m\t2 = тп • 2/тг двух движений z, q пачки. Определена рациональная двухступенчатая шинно-рессорная система подвеса пачки с эффектом £>2 /АФ = 1,2д/сп/сш ' сп ~ 0,4сш. Установлены рациональное соотношение жесткостей сп / сш по ступеням подвеса и оптимальная диссипация в гибкой ступени, в т.ч. для нелинейного трения в рессорах.

17. Обоснованы расчетная и аналитическая модели пачки в полупогруженном состоянии при случайной неровности пути. Основное упрощение модели — задание продольной огибающей пачки и ее дискретизация по базисной кривой изгиба. Определены закономерности вибронагружения и квазиоптимальные параметры подвеса. Интегральная реакция пути (почвы) пропорциональна возмущению и радиальной жесткости шин сш, обратна эквивалентному параметру диссипации (Зэ с оптимумом Р® = 2л[сштА.

18. Обоснована методика расчета пусковой нагруженности лесовозных систем. Малая диссипация и отсутствие резонансных явлений, определяющие пики реакций и быстротечность нестационарного процесса выделяют эффективным операционное исчисление Лапласа в форме Карсона. Определены закономерности пусковой нагруженности двигателя и пути (почвы) в двух- и трехмассовой системе привода при резком и плавном нагружении. В первом случае момент Мд теоретически расходится, а практически ограничивается буксованием ведущих колес. Реакции связей пропорциональны жесткости шин сх и коника ск и интенсивности внешнего воздействия. При ск = °° гибкость системы ст мала, параметры жесткости ск < 0,4сх задаются минимально реализуемыми.

19. Установлены закономерности нагруженности подвеса пачки и пути в выемке и при ударном загружении пачкой подвеса. В двухступенчатой системе соударения максимум реакции пропорционален жесткостям с, сш с опусканием пачки на две опоры.

20. Сформулирована общая методика эффективного расчета нагруженности различных подсистем лесовоза при случайном внешнем воздействии. Основным критерием вибронагруженности приняты дисперсии реакции шин, учитывающие не только динамичность подвеса и привода, но и покоординатное воздействие на почву. Основным направлением функционального анализа выявлен параметрический Dr( а) для упруго-диссипативных связей, определяющий интегральную вибронагруженность подсистем и иллюстрирующий пологие или крутые минимумы критерия качества, а также ограничения параметров связей. Дополнительной критериальной функцией принята спектральная плотность реакций связей (шин), отражающая частотную характеристику подсистемы, пики реакций в опасных режимах и ширину спектра случайных колебаний.

21. Энергетический спектр неровности пути зависит от скорости движения, доминирует в низкочастотной зоне Дсо = 0.7 с-1 и имеет различные максимумы при со = соо 0. Спектральная плотность крутящего момента двигателя снижается по экспоненте от основной (максимальной) гармоники и доминирует в интервале Дсо = 100. 1500 с-1. В низкочастотной зоне целесообразен малый спектр эквивалентного учета внешнего воздействия на привод от макронеровности пути через шины.

22. В одноступенчатом подвесе велик резонансный пик спектральной плотности радиальной реакции шин ввиду малой диссипации в них. Поэтому он возможен лишь для тракторов с ограниченной скоростью движения, ик< 7 м/с. При широкополосном спектре воздействия реализуется весьма пологий минимум по диссипации, а при узкополосном — более крутой. В двухступенчатом подвесе реализуются квазиоптимальные параметры и соотношения жесткостей. Более того, здесь реализуются пологие минимумы функционала, а их уровень значительно ниже, чем у одноступенчатого подвеса. В виброзащитном подвесе реализуются при и > 10 м/с чрезмерные пики энергетического спектра и крутые минимумы функционала как по диссипации, так и по жесткости подвеса, что делает его малоэффективным.

23. В двухмассовом приводе лесовоза с собственной частотой v = 48 с-1 реализуется при со » v мощный пик энергетического спектра крутильной реакции шин, обусловленный малой диссипацией Ь £ 0,1 и приводящий к буксованию ведущих колес. Реализация гибкого карданного вала (v = 29 с"1) с расчетной диссипацией (Зэ = 170 Нмс снижает пик ПФ = Ъ,г в 2,2 раза, а спектра реакции Sr(w) — в 12 раз. Среднеквадратичная реакция шин в новом приводе плавно нарастает с сэ и имеет весьма пологий минимум по диссипации Рэ. Здесь эффективны также антивибраторы бифлярного подвеса, подавляющие низкие гармоники возмущения.

24. В трелевочной трехмассовой системе с собственными частотами

Xj = 7 с-1, Яг = 16,7 с-1 и оптимумом диссипации в сцепке =13 КНс/м реализуется минимальная касательная вибронагруженность шин ведущих колес Фг = sJdJSq = 1,32. При этом выделяются три минимума: два крутых по параметрам сп, (Зп и один весьма пологий по касательной жесткости шин сх.

Оценка эффективности одно- (vn = 7 с-1, vx = 17 с-1) и двухступенчатого (v„ = 7 с-1, vT = 9 с-1) подвеса пачки показала малый эффект второй структуры ввиду близости парциальных частот изгиба пачки vn и вертикальных колебаний тары vT. При малой раздвижке частот vn £ vT целесообразно комплексное решение. Для малых расстояний и скоростей движения по волоку и < 7 м/с лучше простой шинный подвес пачки, исключающий близость частот системы. Для больших расстояний и скоростей и ^ 7 м/с к нижнему складу остается лучшим двухступенчатый подвес с возможной раздвижкой частот.

25. Существенное упрощение расчетной модели в задачах компоновки МРУ достигается заданным управлением гидроманипулятора (ГМП) или фиксацией последнего в наихудшем крайнем положении. Тогда модель может отображаться системой двух-трех дифференциальных уравнений поперечных колебаний трактора. Выявленное по критерию Сильвестра условие боковой устойчивости МРУ зависит от базы трактора 2Ь, массы и вылета манипулятора, жесткости привода сп и шин сш. При гибких шинах /ш < 0,1 м (iсш > 800 кН/м возможны выдвижные жесткие опоры по углам рамы трактора.

26. По уравнениям состояния ГМП и заданной кинеохарактеристике определены управляющие моменты стрелы и рукояти с максимумом вначале подъема. Обоснована модель нагружения ГМП с гидроприводом, в которой суммируются жесткости се + сф = с. При резком и плавном управляющем воздействии реакция гидропривода обратна его податливости е и жесткости с системы, пропорциональна угловой скорости (со < 2 с-1, /м < 6 м) подъема ГМП.

27. Разработанная математическая модель трелевочного щита позволяет производить функциональный анализ кинематических и силовых характеристик, а также расчет его прочности. Выявлены зависимости усилий в рычагах крепления щита и импульса соударения пачка—щит от угла ср положения щита и времени At = т соударения. Определен минимум соударения при фо = 55°. Установлены реакции троса при стопорении пачки о препятствие в период ее протяжки. Предложенные противоударные амортизаторы существенно снижают ударные нагрузки S = Fcpx за счет увеличения времени т соударения (амортизации удара). Максимумы ударных реакций амортизированного щита жесткостью са и тягача с касательной жесткостью шин ст пропорциональны скорости соударения ио и сомножителю са • сх.

28. В режиме разгона системы трактор—пачка без диссипации в упругих связях максимумы реакции пропорциональны их жесткостям (сх ■ са) и внешней нагрузке. В установившемся режиме трелевки дисперсии ускорения двигателя и реакций шин пропорциональны спектру взаимодействия пачка—путь и касательной сх жесткости шин ведущих колес. Диссипации в двигателе и шинах ограничивают дисперсии реакций даже в малых реализациях.

29. Разработана методика экспериментальных исследований трелевочной системы «трактор T-40J1 — пачка—волок», обоснованы структура системы и параметры. Нагруженность пускового процесса оценивалась средне-максимальными значениями крутящих моментов на полуосях приводов

МТК,М^) и реакций (Pz, Рх) четырех вариантов связи рама—пачка. Минимум нагруженности получен при гибкой связи рама—пачка (cf = 0,5; cf = = 0,7 кН/см) Мк на 20—25%, Рх на 30—35% ниже жесткой связи. Все критерии нагруженности возрастают со скоростью движения и возмущением волока.

Нагруженность стационарного случайного процесса оценивалась спектральной плотностью, матожиданием и дисперсией реакций полуосей, карданного вала, мостов трактора и активного полуприцепа (АЛП). По всем показателям определены наименее нагруженными варианты с покоординатной амортизацией комля пачки. На продольную динамику пачки существенное влияние оказывает трение пачка—волок. Вертикальные ускорения и инер-циионные нагрузки полурам снижаются в отмеченных вариантах относительно частично амортизированных на трелевочном волоке (10—20%), на лесной дороге (20—25%). С увеличением скорости движения нагруженность возрастает у всех вариантов связи рама—пачка.

30. Обоснована полная аналитическая модель трелевочной системы с гибкой пачкой и ее декомпозиция при квазисимметрии блоков и слабых обратных связях. Построенные с помощью ЭВМ АЧХ вертикальных ускорений трактора и комля пачки подтвердили декомпозицию и лучший вариант трелевки: cf =0,5 кН/см, Pf =4 КНс/м. Построенные расчетом на ЭВМ энергетические спектры реакций связи рама—пачка и крутящих моментов на полуоси трактора подтверждаются экспериментом наряду с лучшим вариантом связи рама—пачка: с\ =0,5; с* =0,7 кН/см. Минимизацией функционалов определены расчетные выражения оптимальных параметров диссипации, близкие результатам эксперимента. Различие расчетных и экспериментальных значений статистических критериев нагруженности трелевочной системы выявлено в пределах 4.8%, максимальных — по крутящему моменту 20%, по усилиям 8%, а спектров ускорения — 19%.

31. Определена плоская модель рессорной системы колесного трактора T-80JI из одно- и двухступенчатого подвеса и дискретизированной трехмас-совой пачки хлыстов. Обоснованы одномерные декомпозиционные модели, определены по упрощенным моделям расчетные и оптимальные параметры. Методика экспериментальных исследований включала ходовые испытания трактора на единичной неровности и лесных волоках при различном одно- и двухступенчатом подвешивании.

Экспериментально подтверждена лучшей гибкая двухступенчатая рессорная система с квазиоптимальными параметрами жесткости и диссипации, исключающими близость низших собственных частот: жесткость шин одной оси ск = 10 кН/см, а подвесок с = 3 кН/см, диссипация в подвесках передней оси Pi = 16 кНс/м, а задней р2 = 22 кНс/м.

32. Основные закономерности нагруженности остова трактора при переезде неровности типа выемка (бугра): среднемаксимальные ускорения возрастают по параболе со скоростью движения; наибольшая нагруженность реализуется при одноступенчатом (шинном) подвесе трактора, а меньшая с эффектом (20.40%) — двухступенчатом шинно-рессорном; уровень ускорений над задней осью выше, чем над передней и сопровождается <пробоем подвесок> при значительном и жестком ограничении их деформаций; ускорения остова возрастают с увеличением давления воздуха в шинах, т.е. с повышением их жесткости.

Основные закономерности вибронагруженности трактора в установившемся движении на волоках: среднеквадратичные ускорения остова возрастают по параболе со скоростью движения; наименьшие ускорения в зоне центра масс, нарастание колебаний (пробой подвесок) при близости низших собственных частот или нерациональном соотношении жесткостей и малой диссипации в подвесках; ускорения задней части трактора с пачкой ниже, чем без пачки за счет увеличения прогиба (снижения частоты); при малой диссипации функция ^((о) остова реализуется в виде треугольных околорезонансных пиков. Заметим также, что в одноступенчатом подвесе инерционная нагрузка остова близка реакции пути (лесной почвы).

33. Нагруженность гидроманипулятора (ГМП) с деревом и мотор-насосом исследована на натурном стенде трехмассовой системы в режимах разгона при подъеме дерева стрелой (тр = 0,3 с) и переносе его поворотом ГМП (тр = 0,4 с) при различных вылетах ГМП L, ми объемах дерева, V м3. Определяющее влияние на нагруженность ГМП и двигателя оказывают объем дерева V, угловая скорость со движения, вылет ГМП L и время tp разгона. Выявлено линейное увеличение статической нагруженности ГМП и привода от объема дерева и параболическое — динамической и суммарной. Просадки скорости вращения вала двигателя получены в линейной функции Дсо(Р) при подъеме стрелы и параболической — при повороте ГМП с деревом. Уровни приведенных динамических нагрузок на двигатель при подъеме дерева стрелой находятся в интервале AMq = 10—13 Нм, а суммарный АЛ/| =35.55 Нм, а при переносе дерева ГМП — AMs = 55.65 и ДЛ/| =75.90 Нм. Отмеченные нагрузки обусловливают просадки угловой скорости двигателя в первом режиме на Acoi =4.6 с"1, а во втором — на Асс>2 = 6.8 с-1.

34. Компановка разработанного KJIXT (T-40J1, TJ1-28) с шарнирно-сочлененной рамой осуществлялась из унифицированных узлов с учетом распределения нагрузки по осям 70%/30%, чтобы под нагрузкой радиальные ракции колес выравнивались. В круговой кривой с увеличением угла у между осями полурам возрастают поперечные силы увода колес и, как следствие, смещения почвы. Момент сил увода пропорционален в вертикальной плоскости углу а, а в горизонтальной — его квадрату. Выявлено условие устойчивости поворота Р\ > Yq [1 + (sin у + cos у)-1], которое ограничивает сверху жесткость су шин, а снизу — силу тяги Р\. Определены максимальное усилие и сечение гидроцилиндров поворота.

При взаимных поперечных колебаниях полурам трактора относительно продольной центральной оси упругая связь нецелесообразна, а диссипа-тивная — весьма полезна с рациональным интервалом коэффициента демпфирования ДО* = 0,6.0,4, до = 0,5. Определен момент релейного фрикционного трения и предложена конструкция дискового демпфера с улучшенной характеристикой. В нестационарном процессе методом усреднения выявлены огибающие амплитуд для различных характеристик неупругого сопротивления.

35. Разработана эффективная методика расчета опорных реакций колес трактора при различном положении манипулятора, а экспериментально определены удельные давления от колес МРУ на почву. При выдвижении ГМП с МОД на полный вылет для \|/ = 60° давление на левые колеса возрастает от 0,1 до 0,3 МПа с полной обезгрузкой правых, т.е. на границе боковой устойчивости. Для ограничения удельного давления р £ 90 кПа для МРУ (харвестеров) целесообразны выдвижные упоры по углам манипуляторной рамы, а для трелевочных машин (форвардеров) — широкопрофильные шины, ленточные цепи на колеса тележек или каретки полуприцепа.

36. Осуществлена оптимизация параметров трелевочного трактора в установившемся движении методом множителей Лагранжа и определены выражения скорости движения, массы трактор—пачка, а также ограничения на опорные реакции, сцепление с почвой, касательной силы тяги и мощности. Выполнен синтез разгона трелевочной системы модифицированным методом множителей Лагранжа. Определены временная и скоростная функции управления, а также оптимальная тяговая характеристика Рк(у). Эта гладкая функция реализуется в гидромеханическом приводе. Для малого интервала скорости движения он имеет упрощенную конструкцию, а его эффективность возрастает при частых разгонах и двигателях большой приспособляемости.

37. Целью экспериментальных исследований нового КЛХТ (Т-40Л, ТЛ-28) ставилось: уточнение нагруженности блоков, тяговотормозных характеристик и оценка функционирования на лесосеке. Экспериментальные зависимости /?,(ф) и £(ф, а) согласуются с расчетом, особенно по ударному взаимодействию при фо = 55°. Максимумы нагруженности зарегистрированы также при стопорении пачки, переезде через пень и яму. Весьма малая нагруженность во всех режимах передней полурамы позволяет уменьшить ее вес в 1,5 раза. Максимальные давления в гидроцилиндрах зафиксированы близкими к расчетным.

Тяговые характеристики определены на г = 4 передачах с максимумом Ркр = 13 кН и буксованием 7% на грунтовой дороге и 2—5% — на асфальтированной. Коэффициент сопротивления качению составил /кг=0,13; ка =0,11. Коэффициенты качения/волочения на снежной целине/накатанном волоке составили:/к = 0,194/0,145 и/в = (0,5.0,6)/(0,4.0,45). Тормозная характеристика трактора получена на 20% ниже кривой по ГОСТ 12.2019—76.

38. Сравнительная оценка функционирования четырех тракторов на лесосеке в одинаковых условиях определила при несущественном расхождении лучшие показатели у трактора Т-40Л, а худшие — у МТЗ-52 на прореживании. Эффективность функционирования тракторов с шарнирно-сочлененной рамой объясняется лучшей проходимостью и маневренностью. Наблюдения в Ленинградской области за функционированием машин Софит с широкопрофильными шинами и ТБ-1, ТФТ-55 с гусеницами показали высокую производительность первых за счет более высоких скоростей трелевки. Наименьшее колееобразование у тракторов Софит-Т реализуется за счет меньшего их воздействия на почву, чем гусеницы.

39. Исследованиями повреждаемости леса на десяти участках лесной опытной станции в процессе трелевки на рубках ухода установлена вероятность повреждаемости деревьев и подроста: р„ =0,06; =0,09.

Применение тракторов T-40JI экономически себя оправдывает: в дре-востоях с объемом хлыстов до 0,15 м3 наиболее выгодным является трактор с гидроманипулятором, а с увеличением объемов хлыстов — применение трактора с чокерным оборудованием на трелевке древесины.

Стохастическая оценка вероятностного функционирования KJIXT на выборочной рубке позволила установить целевую функцию в виде матожидания экономического эффекта Mq = Х^с/я'Р/' Р =< гй> riP2> r2Pi> i=i ' г2Р2, Г3Р1, Г3Р2 > . Его расчет для V= 200 м /га определил суммарный экономический эффект (ЧД) по трактору T-40JI с чокерным оборудованием: от 961 руб. до 3081 руб. в смену или 178 025 руб. в пятый год применения и до 570 312 руб. в первый год эксплуатации; по трактору Т-40ЛБ с гидравлическим манипулятором соответственно от 1107 до 3517 руб. в смену или от 199 490 руб. в пятый год применения и до 633 532 руб. в первый год эксплуатации.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Гусейнов, Элдар Муса оглы, 2005 год

1. Динамика системы дорога—шина—автомобиль—водитель / Под ред. А. А. Хачатурова. — М.: Машиностроение, 1976. — 535 с.

2. Ротенберг Р. В. Подвеска автомобиля. Колебания и плавность хода. — М.: Машиностроение, 1972. — 392 с.

3. Яценко Н. Н., Прутчиков О. К. Плавность хода грузовых автомобилей. — М.: Машиностроение, 1969. — 200 с.

4. Шупляков В. С. Колебания и нагруженность трансмиссии автомобиля. — М.: Транспорт, 1974. — 328 с.

5. Лукинский В. С., Зайцев Е. И. Прогнозирование надежности автомобилей. — JL: Политехника, 1991. — 224 с.

6. Коловский М. 3. Динамика машин. — Л.: Машиностроение, 1989. —265 с.

7. Гастев Б. Г., Мельников В. И. Основы динамики лесовозного подвижного состава. — М.: Лесная промышленность, 1967. — 220 с.

8. Варава В. И. Расчет и конструирование упругих систем транспортных машин. — М.: Лесная промышленность, 1975. — 144 с.

9. Жуков А. В., Леонович И. И. Колебания лесотранспортных машин. — Минск: Изд-во БГУ, 1973. — 240 с.

10. Александров В. А. Динамические нагрузки в лесосечных машинах.—Л.: ЛГУ, 1984. — 152 с.

11. Сюнев В. С. Динамическая нагруженность опорных элементов лесных колесных подборочно-транспортных машин и ее снижение: Дис. . канд. техн. наук. — Л.: ЛТА, 1984. — 216 с.

12. Герасимов Ю. Ю., Сюнёв В. С. Лесосечные машины для рубок ухода: Компьютерная система принятия решений. — Петрозаводск: Изд-во Петр. ГУ, 1998. —236 с.

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

14. Семенов М. Ф. Эффективность функционирования лесосечных модульных машин. — СПб.: ЛТА, 1996. — 224 с.

15. Добрынин Ю. А. Исследование вертикальной динамики колесного трактора на трелевке леса в условиях рубок промежуточного лесопользования // Дис. канд. техн. наук. — Л.: ЛТА, 1973. — 205 с.

16. Ведерников О. М. Снижение нагруженности лесохозяйственного трактора при трелевке леса амортизацией технологического оборудования: Дис. канд. техн. наук. — Л.: ЛТА, 1987. — 327 с.

17. Кочнев А. М. Повышение эксплуатационных свойств колесных трелевочных тракторов путем обоснования их основных параметров: Дис. . докт. техн. наук. — СПб.: ЛТА, 1995. — 424 с.

18. Варава В. И., Гусейнов Э. М. Снижение нагруженности колесных лесохозяйственных машин и лесной почвы: Научное издание. — СПб.: Изд-во СПГУ, 2005. —324 с.

19. Мурашкин Н. В., Гусейнов Э. М. и др. Вторичные древесные ресурсы и экономика их формирования и использования. — СПб.: СПбГЛТА, 2004. — 64 с.

20. Гусейнов Э. М. Влияние трелевки на природную среду // Эколого-экономические проблемы лесного комплекса: Тезисы докладов. — СПб.: ЛТА, 1997. — С. 46—48.

21. Андреев В. Н., Гусейнов Э. М. Эколого-экономическая эффективность применения лесных тракторов // Эколого-экономические проблемы лесного комплекса: Тезисы докладов. — СПб.: ЛТА, 1997. — С. 45.

22. Михасенко В. И., Гусейнов Э. М., Седов Ю. А. Прогнозирование некоторых параметров опытных образцов для машин лесного хозяйства-: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. VII. — Л.: ЛТА, 1978. — С. 127—129.

23. Андреев В. Н., Гусейнов Э. М., Сергеев М. С. Выбор и обоснование геометрических и конструктивных параметров щита // Машины и орудия для механизации лесозаготовок и лесного хозяйства: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. II. — Л.: ЛТА, 1982. — С. 8—12.

24. Гусейнов Э. М. Определение динамических усилий в узлах крепления технологического оборудования лесохозяйственного трактора// Машины и орудия для механизации лесозаготовок и лесного хозяйства: Межвуз. сб. науч. тр. —Л.: ЛТА, 1986. — С. 40—43.

25. Александров В. А., Гусейнов Э. М. Исследование динамики взаимодействия манипулятора лесосечной машины с пакетируемым деревом при повороте // Машины и орудия для механизации лесозаготовок: Межвуз. сб. науч. тр. — Л.: ЛТА, 1976. Вып. 5. — С. 37—39.

26. Орлов С. Ф., Иевинь И. К., Гуцелюк Н. А., Лямин И. В., Козь-мин С. Ф., Гусейнов Э. М., Седов В. П., Лаздан В. С., Эпалт А. М. Проектирование и применение специальных активных полуприцепов в лесном хозяйстве: Учебное пособие. — Л.: ЛТА, 1979. — 88 с.

27. Петров А. П., Гусейнов Э. М., Иевинь И. К., Эпалт А. М. К вопросу о колесном тракторе // Лесная промышленность. — 1981. — № 11. — С. 25— 26.

28. Лямин И. В., Гусейнов Э. М., Эпалт А. М. Агрегатирование трактора полуприцепом // Информационный листок. № 214—81.

29. Гусейнов Э. М. Опыт создания лесохозяйственного колесного трактора // Эксплуатация лесовозного подвижного состава: Межвуз. сб. науч. тр. — Свердловск: Изд. УПИ им. Кирова, 1985. — С. 20—24.

30. Гусейнов Э. М., Седов Ю. А. О динамике поворота колесных машин // Машины и орудия для механизации лесозаготовок: Межвуз. сб. науч. тр. —Л.: ЛТА, 1978. —С. 56—58.

31. Гусейнов Э. М. Экспериментальные исследования тягово-сцепных параметров колесного трактора Т-40Л // Машины и орудия для механизации лесозаготовок: Межвуз. сб. науч. тр. — Л.: ЛТА, 1975. Вып. 4. — С. 66—69.

32. Лямин И. В., Гусейнов Э. М., Эпалт А. М. К вопросу тормозной динамики колесного трактора Т-40АМ с активным полуприцепом // Машины и орудия для механизации лесозаготовок: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. VIII. — Л.: ЛТА, 1979. —С. 64—68.

33. Гусейнов Э. М., Мейснер В. Ф. Применение трактора Т-40АМ с активным полуприцепом в лесном хозяйстве // Эксплуатация лесовозного подвижного состава: Межвуз. сб. науч. тр. — Свердловск: Изд. УПИ им. Кирова, 1988. —С. 28—34.

34. Гусейнов Э. М. О проходимости трактора под пологом леса // Международный форум «Лесопромышленный комплекс России XXI века»: Тезисы докладов. — СПб., 2002. С. 29.

35. Орлов С. Ф., Лямин И. В., Гусейнов Э. М. Применение активных полуприцепов на рубках ухода // Лесное хозяйство, 1979. № 2. — С. 46—49.

36. Мейснер В. Ф., Гусейнов Э. М. Применение лесохозяйственной модификации трактора Т-40АМ на первичной транспортировке леса // Эксплуатация лесовозного подвижного состава: Межвуз. сб. науч. тр. — Свердловск: Изд. УПИ им. Кирова, 1985. — С. 24—26.

37. Меньшиков В. Н., Бит Ю. А., Бойчук А. П., Гусейнов Э. М., Смирнова А. И. Оценка применения систем машин на лесосечных работах // Лесоводство, лесные культуры и почвоведение: Межвуз. сб. науч. тр. — СПб.: ЛТА, 1993. —С. 21—24.

38. Андреев В. Н., Гусейнов Э. М. Об эколого-экономической эффективности лесосечных работ // Лесоинженерное дело: Межвуз. сб. науч. тр. — СПб.: ЛТА, 1997. —С. 71—77.

39. Гусейнов Э. М. К вопросу оценки эффективности лесных колесных машин на основе теории дискретных марковских цепей // Пути повышения производительности лесов и их рациональное использование: Тезисы докладов.—Рига: ЛатНИИНТИ, 1981. —С. 53.

40. Андреев В. Н., Гусейнов Э. М. Оценка эффективности функционирования лесных машин на основе марковских цепей // Эксплуатация лесовозного подвижного состава: Межвуз. сб. — Свердловск: Изд.-во УПИ им. Кирова, 1987. — С. 97—103.

41. Орлов С. Ф., Жуков А. В., Козьмин С. В., Ведерников О. М., Гуце-люк Н. А., Сальников М. А., Лямин И. В., Гусейнов Э. М. Подвеска сиденья транспортного средства: Авт. св. № 689875. Опубл. 05.10.79 г. Б.И. № 37.

42. Чмутов В. И., Гусейнов Э. М., Гусев В. Ф. Устройство для погрузки длинномерных грузов. Авт.св. № 133747. Опубл. 30.05.87 г. Б.И. № 20.

43. Чмутов В. И., Ведерников О. М., Гусейнов Э. М. Коник лесозаготовительной машины. Авт.св. № 1318451. Опубл. 23.06.87 г. Б.И. № 23.

44. Орлов С. Ф., Баранников Л. Ф., Гусейнов Э.М., Ведерников О.М. Трелевочно-транспортная машина. Авт.св. № 639748. Опубл. 30.12.78 г. Б.И. № 48.

45. Орлов С.Ф., Гусейнов Э.М., Рубцов В. М., Ведерников О. М. Гидравлическая система рулевого управления транспортного средства. Авт.св. № 709448. Опубл. 15.01.80 г. Б.И. № 2.

46. Орлов С. Ф., Рубцов В. М., Гусейнов Э. М., Ведерников О. М. Трелевочно-транспортная машина. Авт. св. № 712287. Опубл. 30.01.80 г. Б.И. №4.

47. Орлов С. Ф., Лямин И.В. Козьмин С. Ф. Гусейнов Э. М. Трелевочно-транспортная машина. Авт. св. № 729100. Опубл. 25.04.80 г. Б.И. № 15.

48. Орлов С. Ф., Ведерников О. М., Гусейнов Э. М., Лямин И. В. Трелевочно-транспортная машина. Авт. св. № 742194. Опубл. 25.06.80 г. Б.И. № 23.

49. Гусейнов Э. М., Рубцов В. М. Гидравлическая система рулевого управления транспортного средства. Авт. св. № 880844. Опубл. 15.11.81 г. Б. И. № 42.

50. Андреев В. Н., Гусейнов Э. М. Трелевочно-транспортная машина. Авт.св. № Ю11434А. Опубл. 15.04.83 г. Б.И. № 14.

51. Миркин Л. А., Никитина Т. А., Гусейнов Э. М. Гребневое зацепление гусеничного движителя. Авт. св. № 1369975. Опубл. 30.01.88 г. Б.И. № 4.

52. Миркин J1. А., Барышников М. В., Гусейнов Э. М. Опорный каток гусеничного транспортного средства. Авт.св. № 1400940 А1. Опубл.0706.88 г. Бюл. № 21.

53. Миркин Л. А., Никитина Т.А., Гусейнов Э. М., Барышников М. В. Гусеничный движитель транспортного средства. Авт.св. № 1472332. Опубл.1504.89 г. Бюл. № 14.

54. Миркин JI. А., Гусейнов Э. М. Гусеничный движитель плавающего транспортного средства. Авт. св. № 1556016. ДСП 1990 г.

55. Мурашкин Н. В., Мурашкин А. Н., Тюкина О. Н. Экономические основы технологического развития: Учебное пособие. — Псков: ПГПИ, 1999. — 192 с.

56. Мурашкин Н. В., Демченков К. В., Крылов В. С. и др. Основы маркетинга: Учебник. — Великие Луки, 2003. — 508 с.

57. Морозов С. И. Соударение тел. Классическая теория удара. Ч. 1. — Архангельск: Изд-во АГТУ, 2001. — 252 с.