Введение к работе
Актуальность темы. Преобладающая роль технологии, основанной на вывозке из лесосеки хлыстов определяется в условиях России ее экономическими, экологическими и социальными преимуществами. Наиболее энергоемкими в лесной промышленности являются погрузочно-разгрузочные, штабелевочные и другие переместительные операции, поэтому вопросы создания подъемно-транспортных машин с оптимальными характеристиками являются актуальными.
В настоящее время в лесной промышленности России на погрузке древесного сырья в виде хлыстов и деревьев с кроной применяются лесопогрузчики перекидного типа классов грузоподъемности 25 – 42 кН (ЛТ-65Б, ЛТ-188, ЛТ-240). В качестве базовых машин этих лесопогрузчиков используются лесопромышленные тракторы ТТ-4, ТТ-4М, ТЛТ-100-04(6). В режиме грузового хода лесопогрузчика возникают динамические нагрузки на технологическое оборудование в боковом направлении при наезде на препятствие одним бортом машины, при смещении центра тяжести груза относительно продольной оси, при движении машины поперек уклона погрузочной площадки. Кроме того, при колебаниях пакета хлыстов вследствие разности жесткости и массы вершинной и комлевой частей деревьев в поперечной плоскости возникает дополнительный крутящий момент. Совпадение указанных факторов во времени обуславливает экстремальные режимы работы, которые необходимо учитывать при проектировании лесопогрузчиков.
Несмотря на большое количество опубликованных работ по исследованию динамики гусеничных лесопогрузчиков, нет исследований, где учитывается смещение центра тяжести груза относительно продольной оси лесопогрузчика при движении последнего в режиме грузового хода. Следовательно, тема диссертации, направленная на исследование динамики боковых нагрузок с учетом смещения центра тяжести груза относительно продольной оси лесопогрузчика, является актуальной.
Целью работы является совершенствование технологического оборудования гусеничных лесопогрузчиков перекидного типа класса 40-42 кН путем обоснования динамики боковых нагрузок на стадии проектирования.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Разработать математическую модель динамической системы «лесопогрузчик-длинномерный груз», учитывающую влияние на уровень нагрузок в поперечно-вертикальной плоскости ряда эксплуатационных факторов: скорости движения, высоты преодолеваемых препятствий, упругих характеристик деревьев, смещения центра тяжести груза от продольной оси машины.
2. Обосновать выбор расчетной схемы закрепления длинномерного груза в захвате лесопогрузчика.
3. Определить динамические характеристики длинномерного груза и их зависимости от смещения центра тяжести, геометрических характеристик и породы дерева.
4. Выполнить математическое моделирование рабочих режимов и анализ динамики боковых нагрузок на технологическое оборудование гусеничного лесопогрузчика с полужесткой подвеской корпуса.
5. Выполнить экспериментальные исследования с целью установления достоверности теоретических исследований.
Научная новизна.
Основные положения, выводы и практические рекомендации, содержащиеся в диссертационной работе, базируются на данных математического моделирования и экспериментальных исследований, выполненных на основе теории планирования активных полнофакторных экспериментов.
Разработана математическая модель движения гусеничного лесопогрузчика с длинномерным грузом через препятствие одним бортом, позволяющая на стадии проектирования определять уровень нагрузок на технологическое оборудование и корпус лесопогрузчика в боковом направлении с учетом влияния конструктивных и эксплуатационных факторов, установлено влияние на величину боковых динамических нагрузок скорости переезда препятствий в грузовом направлении, высоты препятствий, смещения центра тяжести груза относительно продольной оси машины, обоснованы расчетные схемы закрепления деревьев в захвате лесопогрузчика, установлены значения и зависимости жесткостей частей деревьев от величины смещения центра тяжести от продольной оси машины и геометрических характеристик деревьев.
Практическая значимость работы.
Данные о величине динамических нагрузок в поперечно-вертикальной плоскости на технологическое оборудование и корпус лесопогрузчика при переезде через препятствие в режиме грузового хода обеспечивают повышение точности расчетов и надежности технологического оборудования лесопогрузчиков перекидного типа класса 40-42 кН на базе лесопромышленных тракторов с полужесткой подвеской корпуса.
Личный вклад автора заключается в разработке основных положений, определяющих новизну и практическую значимость, определении целей и задач работы. Все основные научные результаты работы получены лично автором, результаты совместных исследований снабжены ссылками на соответствующие источники.
Реализация работы.
Результаты работы приняты ОАО «Красноярский проектно-конструкторский технологический институт (ПКТИ) комбайностроения» для использования при проектировании лесопогрузчиков перекидного типа.
Результаты работы используются в учебном процессе Сибирского государственного технологического университета на кафедре «Технологий и машин природообустройства».
Апробация результатов диссертации.
Результаты исследований и разработок докладывались и обсуждались на Всероссийских научно-практических конференциях «Химико-лесной комплекс – проблемы и решения» в 2008 – 2009 гг., на семинарах кафедры «Технологий и машин природообустройства» СибГТУ.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
-
Математическая модель динамической системы «лесопогрузчик-длинномерный груз» при движении гусеничного лесопогрузчика с полужесткой подвеской класса 40-42 кН через препятствие одним бортом машины.
-
Значения динамических характеристик вершинной и комлевой частей деревьев и их зависимости от положения центра тяжести в захвате лесопогрузчика класса 40-42 кН, породы и геометрических характеристик деревьев.
-
Значения динамических нагрузок в поперечно-вертикальной плоскости на элементы конструкции гусеничного лесопогрузчика класса 40-42 кН с полужесткой подвеской корпуса и их зависимости от скорости движения, высоты препятствия, смещения центра тяжести в захвате относительно продольной оси лесопогрузчика, породы и геометрических характеристик деревьев.
-
Результаты экспериментальных исследований: уравнения регрессии, сходимость результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Структура диссертации, ее объем.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографического списка из 105 наименований и 2 приложений. Диссертация изложена на 151 страницах и содержит 52 рисунков и 22 таблицы.
Работа выполнялась в 2007 – 2010 годах в Сибирском государственном технологическом университете на кафедре «Технологий и машин природообустройства».
