Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние вопроса и задачи исследований 9
1.1. Условия эксплуатации колесных трелевочных тракторов... 9
1.2. Конструктивные особенности колесных трелевочных тракторов 18
1.3. Конструктивные особенности балансирных тележек колесных трелевочных тракторов 35
1.4. Анализ работ по исследованию циркуляции мощности в трансмиссии мобильных машин различного назначения 37
1.5. Анализ работ по исследованию нагруженности трансмиссии колесных трелевочных тракторов и циркуляции в ней «паразитной» мощности 42
1.6. Задачи исследований 50
Глава 2. Математическая модель циркуляции мощности в трансмиссии трелевочного трактора колесной формулы 4К4 51
2.1. Обоснование эквивалентной динамической схемы системы «трактор 4К4 – пачка древесины – волок» 51
2.2. Математическая модель взаимодействия трактора колесной формулы 4К4 с опорной поверхностью 56
2.3. Математическая модель циркуляции мощности в
трансмиссии трактора колесной формулы 4К4 74
Глава 3. Математическая модель циркуляции мощности в трансмиссии сортиментовоза колесной формулы 6К6 89
3.1. Обоснование эквивалентной динамической схемы системы «сортиментовоз 6К6 – волок» 89
3.2. Математическая модель взаимодействия сортиментовоза колесной формулы 6К6 с опорной поверхностью 91
3.3. Математическая модель циркуляции мощности в трансмиссии сортиментовоза колесной формулы 6К6 96
3.4. Исследование математических моделей на ЭВМ 100
Глава 4. Методика, аппаратура, объект и условия проведения испытаний 104
4.1. Задачи исследовательских испытаний и измеряемые параметры 104
4.2. Электроизмерительная аппаратура 105
4.3. Многофакторное планирование эксперимента 115
4.4. Методика и объект проведения исследовательских испытаний 117
4.5. Выбор испытательной трассы. Условия проведения испытаний 121
4.6. Обработка результатов исследовательских испытаний и оценка погрешности измерений 122
Глава 5. Результаты теоретических и экспериментльных исследований циркуляции мощности в трансмиссии колесных трелевочных тракторов 128
5.1. Проверка адекватности математических моделей 128
5.2. Анализ значимости факторов, влияющих на величину «паразитной» мощности, циркулирующей в трансмиссии трелевочных тракторов 129
5.3. Результаты теоретических исследований циркуляции мощности в трансмиссии колесных трелевочных тракторов 133
5.4. Результаты экспериментальных исследований
циркуляции мощности в трансмиссии колесных
трелевочных тракторов 144
Основные выводы и рекомендации 154
Список литературы
- Анализ работ по исследованию циркуляции мощности в трансмиссии мобильных машин различного назначения
- Математическая модель взаимодействия трактора колесной формулы 4К4 с опорной поверхностью
- Математическая модель взаимодействия сортиментовоза колесной формулы 6К6 с опорной поверхностью
- Методика и объект проведения исследовательских испытаний
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Научно-технический прогресс в лесозаготовительной промышленности нацелен во многом на повышение эффективности лесозаготовительного производства, которое определяется совершенствованием технологии работ, типом и техническим уровнем лесозаготовительных машин и эффективностью их использования. 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, обладающих высокими рабочими скоростями движения, хорошей проходимостью, а также более комфортными условиями труда оператора.
Отличительной особенностью указанных машин является наличие жестко блокированной, т. е. бездифференциальной трансмиссии, применение которой в первую очередь продиктовано условиями их работы и отсюда стремлением повысить их проходимость. Однако, при указанном приводе, скорости вращения колес осей трактора одинаковы во всех случаях его движения, в связи с чем между колесами трактора и опорной поверхностью могут возникать значительные силы. При этом детали трансмиссии нагружаются дополнительным моментом, а через механизмы трансмиссии передается дополнительная «паразитная» мощность, увеличивающая их износ и нагрузку на двигатель, а также расход топлива. Все это приводит к снижению эксплуатационной эффективности колесных трелевочных тракторов и сокращению срока их службы. В этой связи тему диссертации можно считать актуальной.
Степень разработанности темы исследования. Теоретические аспекты возникновения циркулирующей «паразитной» мощности в механизмах бездифференциального автомобиля были подробно рассмотрены в трудах академика Чудакова Е.А и его учеников в середине прошлого столетия. Как показал анализ открытых литературных источников, глубоких научных исследований циркуляции «паразитной» мощности в трансмиссии мобильных транспортных машин сельскохозяйственного, промышленного и другого назначения не проводилось, а применительно к лесозаготовительным машинам на колесной базе они полностью отсутствуют.
Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является повышение эксплуатационной эффективности колесных трелевочных тракторов путем обоснования конструктивных параметров и режимов эксплуатации, позволяющих снизить величину «паразитной» мощности, циркулирующей в их трансмиссии.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
1. Обосновать и составить эквивалентные расчетные схемы динамической системы «движитель – трактор – пачка древесины» с учетом конструктивных особенностей трактора и неголономных связей в точках контакта движителя и пачки с опорной поверхностью.
2. Разработать и исследовать математические модели взаимодействия трелевочного трактора колесной формулы 4К4 и 6К6 с пачкой древесины и волоком, позволяющие определить статические и динамические составляющие нагрузки, приходящиеся на движитель трактора в различных режимах его эксплуатации.
3. Разработать и исследовать математические модели циркуляции мощности в трансмиссии трелевочных тракторов колесной формулы 4К4 и 6К6 в различных режимах его эксплуатации.
4. Разработать методику исследований, комплекс электроизмерительной аппаратуры и провести исследовательские испытания циркуляции мощности в трансмиссии трелевочных тракторов.
5. Оценить адекватность разработанных математических моделей реальным процессам, происходящим в трансмиссии трактора при его взаимодействии с опорной поверхностью.
6. Теоретически и экспериментально обосновать наиболее рациональные конструктивные параметры трактора и режимы его эксплуатации, позволяющие снизить величину «паразитной» мощности, циркулирующей в его трансмиссии.
Научной новизной обладают:
1. Математические модели взаимодействия трелевочного трактора колесной формулы 4К4 и 6К6 с пачкой древесины и волоком с учетом общей динамики трелевочной системы и неголономных связей в точках контакта движителей и пачки с опорной поверхностью.
2. Математические модели циркуляции мощности в трансмиссии трелевочных тракторов колесной формулы 4К4 и 6К6 с учетом конструктивных особенностей трактора и специфики условий работы в лесу.
3. Методика и комплекс электроизмерительной аппаратуры для исследования циркуляции мощности в трансмиссии колесных трелевочных тракторов.
4. Результаты теоретических и экспериментальных исследований наличия и величины «паразитной» мощности, циркулирующей в трансмиссии колесных трелевочных тракторов.
Теоретическая значимость. Заключается в создании математических моделей оптимизации параметров колесных трелевочных тракторов, определяющие критерии снижения циркуляцию «паразитной» мощности в их трансмиссии и таким образом повышать их эксплуатационную эффективность, углубляющих теорию движения трелевочной системы.
Практическая значимость. Разработанные математические модели, реализованные в виде готовых программ для ЭВМ, позволяют на стадии проектирования выбирать рациональные конструктивные параметры колесного трелевочного трактора, обеспечивающие уменьшение циркулирующей «паразитной мощности» в трансмиссии, снижая тем самым трудоемкость НИР и ОКР, а рекомендации по рациональным режимам эксплуатации – разрабатывать технико-технологические мероприятия при их эксплуатации.
Методология и методы исследования. Достижение результатов исследования получено на основе системного подхода, детерминистских методов анализа, математического моделирования, методов статистической динамики, использования программного обеспечения.
Положения, выносимые на защиту:
– Математические модели взаимодействия трелевочного трактора колесной формулы 4К4 и 6К6 с пачкой древесины и волоком, учитывающие общую динамику и неголономные связи в точках контакта движителей и пачки с опорной поверхностью;
– Математические модели циркуляции мощности в трансмиссии трелевочных тракторов колесной формулы 4К4 и 6К6 в различных режимах их эксплуатации;
– Методика проведения исследовательских испытаний циркуляции мощности в трансмиссии трелевочных тракторов колесной формулы 4К4 и 6К6 и средства измерения;
– Основные пути повышения эксплуатационной эффективности колесных трелевочных тракторов путем снижения величины «паразитной» мощности, циркулирующей в их трансмиссии.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается положениями теории дифференциальных исчислений, проведением экспериментальных исследований в производственных условиях и адекватностью полученных теоретических и экспериментальных результатов.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследования докладывались и получили одобрение и дипломы в номинации «Новизна» на научно-технических конференциях Сыктывкарского лесного института (2009–2014 гг.), Петрозаводского государственного университета (2011 г.) и Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии (2012–2014 г.г.), X Международной научно-практической конференции «Перспективные научные исследования – 2014. Наука и технологии: шаг в будущее – 2014» (2014 г.).
Основные научные и практические результаты диссертационной работы апробированы и приняты к внедрению в ООО «ЛесМашЦентр Валмет» при разработке технологической документации лесопромышленных тракторов, в ООО «Лузалес», в ООО «Сыктывдинский ЛПК» при корректировке текущей технической документации по использованию существующей на предприятии техники, а также внедрены в учебный процесс кафедры «Машины и оборудование лесного комплекса» Сыктывкарского лесного института (филиал) ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 11 публикаций без соавторов, 1 монография, 4 работы опубликовано в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки Российской
Федерации.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести разделов, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка и приложений. Общий объем диссертации 173страницы, в том числе 45 рисунков, 20 таблиц. Список использованных источников составляет 105 наименований.
Анализ работ по исследованию циркуляции мощности в трансмиссии мобильных машин различного назначения
На грунтах категории (хорошая несущая способность в течении всего года, сухие пески, каменистые почвы) в течении года лесосечные машины работают 8,1 %.
На грунтах категории (несущая способность обеспечивает многократную проходимость тракторной техники в течении всего лета, преобладают свежие супеси, легкие суглинки) вероятность работы составляет 9,9 %.
На грунтах категории (ограниченной проходимости, почвы повышенной влажности в течении всего теплого периода, преобладают глины, средние и тяжелые суглинки) вероятность работы тракторов – 7,4 %. Головным институтом отрасли ЦНИИМЭ проведена типизация природно-производственных условий лесозаготовительных регионов для решения следующих производственно – технических задач по машинизации лесосечных работ [4]: – разработка и порайонная привязка систем машин; – определение областей и масштабов применения лесозаготовительных машин каждого типа; – распределение лесозаготовительных машин и оборудования по районам.
Основными типообразующими факторами считаются крупномерность деревьев в эксплуатируемых насаждениях и рельеф покрытых лесом площадей. В частных случаях, имеющих ограниченное значение, в качестве дополнительных типообразующих факторов могут приниматься категории грунтов, запас древесины на 1 га и состав насаждений. Учет влияния других природных факторов на работу лесозаготовительной техники затруднителен и в ряде случаев нецелесообразен по следующим причинам: количество факторов очень велико (около пятидесяти); влияние не всех факторов является существенным; количественную оценку влияния некоторых факторов (например, климатических) дать пока нельзя; многие факторы являются неустойчивыми по времени или по территории.
Крупномерность деревьев для лесоэксплуатационных целей оценивается их диаметрами, объемами и длинами. Распределение деревьев в процентах по объемным группам и величины расчетных средних объемов хлыстов (табл. 1.3.) показывает, что во всех лесопромышленных регионах России большинство древостоя имеет объем до 0,3 м3, а в Северо-Западных лесопромышленных регионах деревья такого объема составляют 61…93 %. Деревья объемом 2,1…4,0 м3 составляют доли процента, и только в Иркутской области и Красноярском крае таких деревьев около 5,0 %.
В табл. 1.3. приведена весьма важная информация для специалистов по разработке машин и механизмов лесозаготовительного производства, так как, по нашему мнению, лесосечная машина должна создаваться для доминирующих условий эксплуатации.
Сахалинский край 63,9 19,9 15,2 0,8 0,2 0,48 Для общей оценки рельефа местности в лесозаготовительных целях принимается распределение лесопокрытых площадей (в процентах) по крутизне склонов. Площади делятся на три группы, табл. 1.4. с уклонами от 0 до 15 град, (трелевочные тракторы могут работать в течение всего года), от 16 до 25 град, (тракторы применимы только в сухую погоду летом), 26 град. и более (тракторная трелевка запрещена). Почвенно-грунтовые условия по их эксплуатационным показателям для лесосечных работ ЦНИИМЭ предлагает делить на четыре категории (табл. 1.4.).
категория (супесчаные почвы, мелкие суглинки) допускают многократный проход машин по одному следу (волоку). В периоды весенней и осенней распутицы несущая способность их падает, но летние осадки на проходимость машин влияют мало.
категория (глинистые почвы, супеси с глинистыми прослойками) имеет повышенную влажность в течение всего теплого периода. Тракторы быстро разрушают растительный слой и образуют глубокие колеи на волоках. В распутицу волоки превращаются в плывуны, дожди вызывают сильную загрязненность волоков и трелюемой древесины.
V категория (торфянисто-болотные, перегнойно-глеевые почвы) наиболее неблагоприятна для лесоэксплуатации. В периоды затяжных дождей волоки становятся непроезжими, в сухую погоду заполнены грязью. Четвертая категория почвенно-грунтовых условий входит в состав гидролесомелиоративного фонда (ГЛМФ) и представляет собой одну часть – площадь, покрытую лесом, а другую часть – состоящую из болот и других переувлажненных площадей, не покрытых лесом (в табл. 1.4. не учтены).
Почвенно-грунтовые условия не являются нормообразующим фактором. Их нельзя относить и к числу основных типообразующих факторов по следующим причинам: грунты имеют мозаичное размещение внутри лесоэксплуатационных районов, в пределах сырьевых баз и отдельных лесосек; несущая способность грунтов любой категории в течение сезона, месяца (иногда дня) под воздействием осадков многократно меняется.
Основываясь на результатах анализа условий эксплуатации трелевочных тракторов, все их многообразие предлагается представить в виде следующей схемы, рис.1.2. В данной систематизации принято деление на три предполагаемых региона возможной эксплуатации тракторов: равнинный, холмистый и горный [3].
Систематизация условий эксплуатации трелевочных тракторов Известно, что технология лесозаготовок в Скандинавских странах на 90 – 95 %, а в странах Северной Америки на 60 – 70 % ориентируется на заготовку древесины с трелевкой колесными тракторами различных типов, обладающими высокими скоростями движения, хорошей проходимостью, а также более комфортными условиями труда оператора. Широкое внедрение в лесозаготовительную промышленность отечественных лесопромышленных тракторов на колесной базе возможно с постановкой на серийное производство разработанных семейств колесных трелевочных тракторов ООО «Онежский тракторный завод», а также завершением целого ряда научно-поисковых работ, выполняемых другими организациями России. Типизация природно-производственных условий позволила рекомендовать применение отечественных колесных трелевочных тракторов типа ТКЛ при среднем объеме хлыста до 6,0 м3, диаметре дерева на высоте 1,3 м – 80 см, предельной крутизне уклона до 250 и грунтах – категорий.
Математическая модель взаимодействия трактора колесной формулы 4К4 с опорной поверхностью
Определив обобщенные силы по выражениям (2.48,…, 2.50) с учетом (2.51) запишем правые части уравнения Лагранжа (2.2). Для вычисления левых частей найдем частные производные от кинетической энергии системы по обобщенным скоростям и определим производные от них по времени.
Переходя к рассмотрению физических процессов, происходящих в контакте шины колесного трелевочного трактора с опорной поверхностью -волоком отметим, что наличие неголономных связей наблюдается как в продольной плоскости колеса - проскальзывание шины при пробуксовке, так и в поперечной плоскости колеса - боковое скольжение шины, и в горизонтальной плоскости - поворот отпечатка шины при повороте -складывании полурам трактора. Однако, в соответствии с поставленными задачами исследования рассмотрим только неголономные связи в продольной плоскости колеса. Уравнения неголономных связей в продольной плоскости колеса трактора колесной формулы 4К4 в общем виде можно записать следующим образом: где: оср - средняя скорость поступательного движения трактора; /Й - длина контакта шины с опорной поверхностью; qx - ординаты микропрофиля дороги под колесами каждой оси трактора; Ты = Ad / ср _ полное время длительности контакта; г - время, отсчитываемое от момента начала контакта точки протектора шины с опорной поверхностью; аргумент функции микропрофиля (время). Используя полученные уравнения неголономных связей (2.52, 2.53) необходимо определить значения коэффициентов АУЪ AV уравнения (2.2). При этом выражения для определения коэффициентов Avi могут быть получены путем взятия частных производных от соответствующих уравнений кинематических связей по принятым обобщенным скоростям исследуемой системы, а в выражения для определения коэффициентов Av должны войти все оставшиеся члены соответствующих уравнений неголономных связей, учитывающие упругую деформацию элементов шины, реакции дороги и свободный радиус колеса. Выражения для определения коэффициентов АУЪ AV исследуемой динамической системы «колесный трелевочный трактор 4К4 -пачка древесины - волок» выглядят следующим образом:
В приведенной системе дифференциальных уравнений в правой части произведена группировка действующих на нее сил и моментов по признаку «консервативные – неконсервативные», а выражения для определения коэффициентов aij, bij приведены в приложении 1.
Как уже указывалось ранее, основной причиной возникновения циркулирующей «паразитной» мощности в трансмиссии трактора колесной формулы 4К4 с блокированным приводом является разность радиусов качения колес передней и задней осей, которые в свою очередь, при одинаковых величинах вертикальной жесткости шин зависят от величины вертикальной нагрузки, действующей на колесо. Выше в подразделе 2.2. была разработана математическая модель, дающая возможность определять указанные вертикальные нагрузки при движении трактора с пачкой древесины по волоку с учетом как статической, так и динамической ее составляющих. Кроме того, указанная модель дает возможность и определения углов закрутки осей переднего и заднего мостов от момента сопротивления движению трактора с учетом тангенциальной (окружной) жесткости шин. Зная величины вертикальных нагрузок на колесах передней и задней осей трактора, перейдем к рассмотрению условий возникновения и распределения «паразитной» мощности, циркулирующей в его трансмиссии.
Предположим, что в привод к колесам каждой из осей введен дифференциал или что колеса каждой оси имеют одинаковый размер. В этом случае при прямолинейном движении трактора, когда радиальные реакции, действующие на правое и левое колеса оси, могут быть приняты равными, оба колеса каждой оси имеют всегда одинаковый характер движения по отношению к опорной поверхности. С этой точки зрения два колеса каждой оси могут быть приняты как бы за одно колесо, а действующие на это колесо радиальные и тангенциальные реакции представляют собой сумму соответствующих реакций, действующих на оба колеса.
Предполагаем далее, что колеса передней и задней осей обладают значительной тангенциальной эластичностью и что в соответствии с этим радиусы качения rk1и rk2 передних и задних колес не сохраняются постоянными, а изменяются в зависимости от значения полных окружных сил и вертикальных нагрузок, действующих на колеса передней и задней осей.
Математическая модель взаимодействия сортиментовоза колесной формулы 6К6 с опорной поверхностью
Основной целью многофакторного планирования эксперимента являлась оценка значимости факторов, влияющих на величину «паразитной» мощности, циркулирующей в трансмиссии колесного трелевочного трактора. Кроме того, применения многофакторного планирования эксперимента позволяет сократить трудоемкость исследовательских испытаний путем уменьшения необходимого числа дорогостоящих опытов и повысить точность полученных результатов.
На основании анализа величин, влияющих на величину «паразитной» мощности, циркулирующей в трансмиссии колесного трелевочного трактора и возможностей экспериментатора в качестве исследуемых факторов были выбраны: Поскольку уровни варьируемых факторов в эксперименте имеют различные значения и размерности, чтобы упростить и унифицировать запись условий опытов и облегчить обработку экспериментальных данных, целесообразно перейти от натуральных значений факторов к кодированным.
Перед проведением опытов составлялась матрица планирования, табл. 4.4, и по таблице случайных чисел определялась последовательность проведения опытов. Повторность опытов была трехкратной.
В качестве функции отклика была выбрана величина «паразитной» мощности, циркулирующей в балансирной тележке сортиментовоза ШЛК-6-04. Она определяется как разность величины мощности, замеренной на входе в балансирную тележку и величины мощности, расходуемой собственно на перемещение машины.
Методика – совокупность методов целесообразного достижения конкретных результатов в практике.
Методика экспериментальных исследований лесных машин и оборудования – это научно обоснованная схема, которая обеспечивает достижение поставленной задачи наиболее рационально с минимальными материальными затратами и времени. Методика охватывает все этапы подготовки и проведения
Выбор и подготовка объекта экспериментальных исследований. Объект исследования – машина, агрегат, механизм или система должны отвечать техническому заданию или требованию. Объект должен иметь необходимую наработку (в моточасах) или пройти обкатку в необходимом объеме по времени. Перед началом экспериментальных исследований необходимо провести техническое обслуживание объекта с целью установления его потенциальных свойств технических условиям. Экспериментальным опытам должно предшествовать функционирование объекта до достижения рабочей температуры.
Объектом исследовательских испытаний является сортиментовоз ШЛК-6-04 производства ООО «Онежский тракторный завод», техническая характеристика которого представлена в таблице 4.5.
Длина мерного участка зависит от частоты изменения и коэффициента вариации процесса, методики систематизации, требуемой достоверности и допустимой ошибки. Коэффициент вариации малоизученного явления можно найти только измерением и дальнейшей обработкой результатов методами вариационной статистики. Количество отсчетов в единицу времени зависит от изменчивости процесса и методов получения информации. При получении статистических характеристик процесса – корреляционной функции и спектральной плотности бралась 5-10 отсчетов на минимальном периоде. При обработке осциллограмм методами вариационной статистики ограничивались 1-2 отсчетом на период. По необходимому количеству и числу отсчетов процесса в секунду, а также скорости движения сортиментовоза определялась длина мерного участка.
Более подробно методика определения достаточной длины мерного участка при испытаниях лесотранспортных машин приведена в работах профессора Анисимова Г.М. и Кочнева А.М. [76, 97, 98]. Обоснованная в соответствии с данной методикой длина мерного участка волока составляла 150 м, а участков разгона и выбега – 70 м.
Методика и объект проведения исследовательских испытаний
Результаты исследований показывают, что при увеличении Pкр – величина «паразитной» мощности в отдельных случаях даже снижается, достигая значений, близких к нулю при Pкр больших 3,5 кН.
Результаты проведенных исследований показывают также, что величина «паразитной» мощности, циркулирующей в балансирной тележке сортиментовоза ШЛК-6-04 достаточно высока (до 50…60 % от номинальной мощности двигателя), что свидетельствует об определенном несовершенстве его трансмиссии и в частности, отсутствии дифференциала в балансирной тележке. Справедливости ради необходимо отметить, что большинство 153 балансирных тележек зарубежных колесных трелевочных тракторов также не имеет в своей конструкции механизмов, исключающих циркуляцию «паразитной» мощности. Именно поэтому инструкцией по эксплуатации указанных машин запрещен их перегон на длительные расстояния при высоких скоростях движения.
Приведенными исследованиями установлено также, что в рассматриваемых условиях эксплуатации, «паразитная» мощность, циркулирующая между ведущими мостами (передним и задним) близка к нулю, о чем свидетельствуют положительные значения крутящих моментов на полуосях переднего ведущего моста, табл. 5.3. Полученные результаты исследований по наличию и величине «паразитной» мощности, циркулирующей в трансмиссии колесного сортиментовоза ШЛК-6-04, а также ее зависимости от поступательной скорости движения и нагрузки на крюке совпадают с основными теоретическими положениями академика Е.А. Чудакова, а также результатами его экспериментальных исследований применительно к трансмиссиям автомобилей колесной формулы 6К6, с балансирными тележками [7…13].
1. Отличительной особенностью колесных трелевочных тракторов является наличие жестко блокированной бездифференциальной трансмиссии. Наряду с повышением их проходимости это приводит к возникновению в трансмиссии циркулирующей дополнительной «паразитной» мощности, которая увеличивает износ ее деталей, нагрузку на двигатель, а также расход топлива и износ шин.
2. Существующие математические модели для оценки «паразитной» мощности, циркулирующей в трансмиссии, применимы только к автомобилям и не учитывают конструктивных особенностей и условий эксплуатации колесных трелевочных тракторов. Они также не учитывают вертикальную жесткость крупногабаритных шин низкого давления и наличие неголономных связей в точках контакта движителя с опорной поверхностью.
3. Исследования показали, что «паразитная» мощность циркулирующая в трансмиссии трелевочного трактора существенно зависит от скорости его поступательного движения и может достигать значений в 50...60 % от номинальной мощности его двигателя. Увеличение массы трелюемого пакета древесины и соответственно крюковой силы тяги трактора приводит при определенных режимах его движения к снижению «паразитной» мощности, достигая значений, близких к нулю при Ркр. больших 3,5 кН.
4. Оценку наличия и величины «паразитной» мощности, циркулирующей в трансмиссии трелевочного трактора колесной формулы 4К4 и 6К6, рекомендуется проводить с использованием разработанных математических моделей их взаимодействия с пачкой древесины и волоком, учитывающих общую динамику и неголономные связи в точках контакта движителей с опорной поверхностью.
Адекватность полученной математической модели подтверждена проведенными экспериментальными исследованиями, расхождение теоретических и экспериментальных данных не превышает в среднем 15 % .
5. Разработанная методика и комплекс электроизмерительной аппаратуры обеспечивают автономность экспериментальных исследований при высокой достоверности полученных результатов и значительном снижении временных и материальных затрат на его проведение.
6. Распределение вертикальных нагрузок по осям трелевочного трактора оказывает существенное влияние на радиусы шин и соответственно на величину «паразитной» мощности, циркулирующей в трансмиссии.
Установлено, что при холостом ходе трактора колесной формулы 4К4 значение коэффициента равномерности распределения нагрузок по осям близкого к единице можно добиться увеличением суммарной вертикальной жесткости передних шин до 1500 кНм (повышением давления воздуха до 0,20 МПа) при одновременном снижении суммарной жесткости шин заднего моста до 900 кН (снижении давления воздуха до 0,11 МПа). При грузовом ходе трактора целесообразно обратное перераспределение давления в шинах – увеличение в задних при одновременном снижении в передних.
7. Результатами проведенных исследований установлено, что основное влияние на величину коэффициента перераспределения нагрузок по колесам балансирной тележки как порожнего, так и груженного сортиментовоза 6К6 оказывают дорожные условия, тип привода в тележке, соотношение плеч балансиров, радиус колеса и соотношение вертикальных жесткостей шин. Для балансирных тележек колесных трелевочных тракторов класса тяги 40 кН рекомендуется устанавливать соотношение плеч балансиров, равное единице, высоту точки качания равной 0,25...0,30 м при угле наклона плеч балансира, равном 15 градусам и радиус колеса балансирной тележки равный 0.80...0.90 м.
8. Проведенными исследованиями установлено, что степень неравномерности распределения крутящих моментов по осям колесного трелевочного трактора прямо пропорционально разнице в приведенных радиусах качения колес и обратно пропорционально коэффициенту тангенциональной жесткости шин.
9. Для снижения величины «паразитной» мощности, циркулирующей в трансмиссии колесного трелевочного трактора целесообразно также использование ряда конструктивных решений, основными из которых являются установка устройства, обеспечивающего автоматическое регулирование давления воздуха в шинах переднего и заднего ведущих мостов в зависимости от величины их кинематического рассогласования, отключение одного из ведущих мостов, а также одного из колес балансирной тележки при транспортных перегонах.
10. Результаты исследований приняты к внедрению на предприятиях: ООО «ЛесМашЦентр Валмет», ООО «Лузалес», ООО «Сыктывдинский ЛПК»; и в учебном процессе: Сыктывкарский лесной институт, СПбГЛТУ.
