Введение к работе
Актуальность темы. Анализ климатических и грунтово-гидрологиче-ских условий эксплуатации районов Европейского Севера показал, что обширная часть лесных площадей занята заболоченными и переувлажненными грунтами, имеющими низкую несущую способность Проведенные институтом Ко-миГипроНИИлеспром обследования лесоэксплуатационных площадей летнего лесофонда объединения «Комилеспром» выявили, что в настоящее время около 70 % лесосек характеризуется заболоченными или переувлажненными грунтами Такие лесосеки относятся к III и IV категории грунтов, наиболее неблагоприятных для лесоэксплуатации В Республике Коми на таких лесосеках произрастает 883 млн м\ в том числе 680 млн м3 спелых и перестойных насаждений
При существующих технических средствах заготовки леса лимитирующей операцией технологического процесса разработки лесосек с переувлажненными грунтами, является трелевка леса, особенно в период сезонных распутиц Основной причиной такого положения является низкая производительность трелевочных машин из-за их плохой проходимости Вследствие этого сдерживается работа валочно-пакетирующих и сучкорезных машин, которая в меньшей степени зависит от почвенно-грунтовых условий Большая часть серийных лесосечных машин тяжеловесна и рассчитана на использование их в крупномерных древостоях с хорошими почвенно-грунтовыми условиями, поэтому в мелкотоварных переувлажненных насаждениях эффективность применения таких машин снижается
При освоении лесосек со слабонесущими грунтами следует уделять внимание не только повышению производительности лесозаготовительных машин, но и сохранению лесной среды
Существующие гусеничные машины при трелевке на слабонесущих грунтах имеют недостаточную касательную силу тяги за счет низкого коэффициента сцепления Это приводит к интенсивному буксованию движителя, образованию колеи и росту сил сопротивления движению Такой режим работы сопровождается уменьшением эффективности гусеничных трелевочных машин
В связи с этим актуальной является разработка конструкции гусеничного движителя трелевочной машины с поворотными грунтозацепами
Цель работы. Повышение тяговых свойств трелевочных гусеничных машин с поворотными грунтозацепами на лесосеках с заболоченными или переувлажненными волоками
Объект исследования Поворотные грунтозацепы гусеничного движителя трелевочной машины
Предмет исследования. Математические модели и физико-механические параметры взаимодействия гусеничного движителя, оборудованного поворотными грунтозацепами с деформируемой средой
Методы исследований. Применялись следующие методы математического и физического моделирования, тензометрирования, статистической обработки экспериментальных данных
\\
Научная новизна работы:
обоснован характер взаимодействия гусеничного движителя с деформируемой поверхностью волока, отличающегося наличием дополнительных поворотных грунтозацепов,
разработаны математические модели взаимодействия опорного катка гусеничной трелевочной машины с поворотным грунтозацепом, отличающиеся учетом размеров управляющей и уплотняющей граней грунтозацепа
разработаны методики определения коэффициента сцепления движителя гусеничных машин с учетом объемной деформации среды
Научные положения, выносимые на защиту
Математическая модель взаимодействия опорного катка гусеничной трелевочной машины с поворотным грунтозацепом, позволяющая определить момент поворота с учетом параметров машины и геометрических параметров управляющей грани грунтозацепа
Математическая зависимость параметров поворотного грунтозацепа с деформируемой средой, дающая возможность определить уровень и характер изменения момента сопротивления повороту с учетом размеров уплотняющей грани грунтозацепа
Результаты экспериментальных исследований взаимодействия поворотного грунтозацепа с деформируемой средой, позволяющие обосновывать форму распределения напряжений в среде, рассчитывать коэффициент сцепления с учетом ее физико-механических параметров
Методика расчета коэффициента сцепления модернизированного гусеничного движителя трелевочных машин с деформируемой средой
Практическая значимость. Реализация выводов и рекомендаций данной работы позволяет круглый год разрабатывать лесосеки на переувлажненных и заболоченных поверхностях с соблюдением лесоводственных требований
Предложенные методики дают возможность проводить расчеты по обоснованию размеров управляющей и уплотняющей граней поворотного грунтозацепа гусеничного движителя
Разработанная конструкция гусеничной ходовой части трелевочной машины позволяет увеличить коэффициент сцепления и производительность трелевки на слабонесущих переувлажненных поверхностях
Разработанный гусеничный движитель трелевочной машины рекомендуется для использования на заводах лесного машиностроения при модернизации существующих трелевочных машин
Реализация работы Научные результаты исследований приняты к внедрению на ОАО «Ремонтник» Республики Коми и в учебный процесс Ухтинского государственного технического университета Экспериментальная установка для определения момента сопротивления повороту грунтозацепа используется студентами при проведении лабораторных работ
Апробация. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Межрегиональных молодежных научных конференциях «Севергеоэкотех-2003» (Ухта, 2003), «Севергеоэкотех-2004» (Ухта, 2004), научно-технических конференциях УГТУ (Ухта, 2003 - 2006), на Междуна'род-
ных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы лесного комплекса» (Брянск, 2004 - 2006), Международной научно-технической конференции «Новые технологии в машиностроении» (Брянск, 2005), научно-технической конференции «Обоснование технических решений и параметров лесосечных машин Поддержание и восстановление их потенциальных свойств» (С -Петербург, 2003)
Личное участие автора в получении результатов, изложенных в диссертации
Составление математических алгоритмов исследуемых процессов взаимодействия в системе "опорный каток - поворотный грунтозацеп - деформируемая среда", подготовка и проведение экспериментальных исследований, обработка полученных данных, разработка методики расчета коэффициента сцепления
Публикации. Материалы диссертации представлены в 12 научных работах объемом 2,5 п л , из них 7 работ в соавторстве (1,6 п л ), авторский вклад 40 %, в том числе одна статья в издании, рекомендованном ВАК для публикации материалов диссертации на соискание ученой степени доктора наук
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных выводов и рекомендаций, списка литературы, включающего 86 наименований, и двух приложений Содержание работы изложено на 135 страницах машинописного текста, иллюстрировано 80 рисунками и 18 таблицами
