Введение к работе
Актуальность. Современная тенденция лесозаготовок в малолесных районах Российской Федерации — сохранение лесных ресурсов путем проведения несплошных рубок и рубок ухода за лесом колесными машинами малой и средней мощности с выполнением лесоводственных требований. Основное требование к лесозаготовительным машинам — эффективное функционирование с минимальной динамической нагруженностью, определяющее их долговечность, производительность, экономичность, воздействие на почву и экологию. Вибронагруженность этих машин определяется структурой приводных и рессорных систем, параметрами и характеристиками их упруго-диссипативных связей, а также внешним воздействием пути.
Оптимизация параметров и управления машин — научный радикальный путь обеспечения минимума их вибронагруженности, максимума долговечности и экологичности, а в целом — квазиоптимального их функционирования. Поэтому целью исследования ставится обеспечение эффективности функционирования лесозаготовительных машин на примере совершенствования трелевочной системы.
Задачи исследования, соответствующие поставленной цели:
Разработка обобщенной модели трелевочной системы и ее декомпозиция на подсистемы для исследования закономерностей функционирования различных структур привода и подвеса и сравнительного их анализа.
Предварительная оценка функционирования подсистем сравнительным анализом частот и форм их колебаний.
Определение интегральных критериев вибронагруженности различных структур привода и подвеса и оптимизация управляемых параметров.
Расчет и анализ однопараметрических функций реакций связей различных подсистем с выделением квазиоптимального интервала их функционирования.
Определение и оценка влияния упруго-диссипативных связей на вибронагруженность приводной и рессорной систем.
Обработка и анализ экспериментальной нагруженности привода и подвеса МТА в различных процессах функционирования.
7. Технико-экономическая оценка результатов исследования.
Научная новизна исследования:
1. Обоснованы обобщенная и декомпозиционные модели привода и подвеса трелевочной системы для выявления основных закономерностей их функционирования.
Предложена декомпозиционная теория вибронагруженности трелевочной системы, определяемая покоординатными реакциями связей с помощью эффективных методов расчета и интегрально-экстремальной оптимизации управляемых параметров.
Развит эффективный однопараметрический анализ реакций упруго-диссипативных связей с выявлением квазиоптимальных интервалов управляемых параметров.
Предложена сравнительная оценка характеристик упруго-диссипативных связей в приводе и подвесе МТА и выявлены условия и сферы их реализации.
Практическая значимость работы
Определены рациональные структуры и характеристики связей привода и подвеса трелевочной системы.
Определены квазиоптимальные параметры привода и подвеса, исключающие критические режимы и минимизирующие вибронагруженность.
Предложена конструкция простого и надежного фрикционного телескопического демпфера с улучшенной мягкой характеристикой, снижающая вибронагруженность до уровня линейного сопротивления.
Исследованы реакции сцепки МТА—пачка с различными характеристиками связи. Предложена конструкция сцепки с мягкой характеристикой амортизатора.
Теоретические положения апробированы техническими решениями и результатами экспериментальных исследований различных структур привода и подвеса трелевочной системы.
Достоверность результатов. Расхождение результатов теории и практики находится в пределах 5...20% в зависимости от принятого показателя нагруженности и реализуемого процесса. Большее различие в нестационарных процессах.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии им. СМ. Кирова в 2008—2009 гг. Основные результаты исследований рекомендованы к внедрению в ГОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет», а развитая теория вибронагруженности трелевочных систем (машин) — в учебном процессе лесотехнических вузов.
Публикация. Основные положения диссертации опубликованы в 7 печатных работах, в том числе 4 в изданиях по перечню ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация включает введение, 4 главы, заключение и приложения. Изложена на 160 стр. машинописного текста, включая 5 таблиц и 31 рисунка. Список используемых источников состоит из 105 наименований.
