Введение к работе
Актуальность темы. В лесной промышленности России на погрузке хлыстов и деревьев с кроной широкое распространение получили гусеничные лесопогрузчики перекидного типа. От работы этих машин зависит ритмичность производства лесозаготовительных предприятий, что обуславливает высокие требования к показателям надежности и другим показателям их технического уровня. Поэтому вопросы совершенствования конструкции и методов проектирования лесопогрузчиков являются актуальными.
В настоящее время в лесозаготовительных предприятиях эксплуатируются лесопогрузчики Красноярского завода лесного машиностроения ЛТ - 65Б, ЛТ - 188, на базе тракторов ТТ - 4, ТТ - 4М, подготовлено производство лесопогрузчика ЛТ - 240 на базе трактора ТЛТ - 100 — 04(06). Кинематические схемы технологического оборудования указанных лесопогрузчиков выполнены на основе авторского свидетельства 288663 (авторы Полетайкин В. Ф., Глазырин В. П.). Особенность кинематической схемы этих машин заключается в изменении центра вращения груза в процессе его перемещения из положения набора в положение укладки: на первом этапе вращение происходит относительно оси вращения стрелы, на втором относительно оси поворотного основания.
Кроме этого, из - за недостаточной продольной устойчивости в положении набора груза лесопогрузчик наклоняется вперед до соприкосновения специальных упоров с поверхностью погрузочной площадки. Это обстоятельство обуславливает наклон лесопогрузчика в продольном направлении на угол до 11. Вследствие этого при перемещении груза возникает режим одновременного вращения груза относительно оси стрелы и вращение машины относительно оси каретки передней подвески трактора. Совместное вращение груза и машины обуславливает возникновение режима соударения лесопогрузчика с опорной поверхностью, что приводит к возникновению дополнительных динамических нагрузок на элементы конструкции.
Целью работы является обоснование кинематических и динамических параметров гусеничных лесопогрузчиков перекидного типа с изменяющимся центром вращения груза.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Разработать математические модели динамических систем «технологическое оборудование - груз», «базовый трактор - технологическое оборудование - груз», «опорная поверхность - базовый трактор -технологическое оборудование - груз», учитывающие влияние на уровень динамических нагрузок в элементах конструкции машин конструктивных и технологических факторов (массы груза, угла наклона лесопогрузчика, динамических характеристик груза и технологического оборудования,
подвески корпуса базового трактора, свойств опорной поверхности погрузочной площадки).
2. Выполнить математическое моделирование процессов движения
стрелы с грузом с учетом технологических и эксплуатационных факторов и
оптимизацию параметров кинематической схемы технологического
оборудования.
-
Выполнить экспериментальные исследования с целью установления достоверности результатов теоретических исследований.
-
Разработать рекомендации по снижению динамических нагрузок на элементы конструкции лесопогрузчиков перекидного типа на базе лесопромышленных тракторов.
Научная новизна.
-
Впервые рассмотрен режим движения груза из положения набора в положение укладки с учетом изменения центров вращения груза, режим совместного вращения базовой машины и стрелы, а так же режим соударения лесопогрузчика с опорной поверхностью и разработаны их математические модели.
-
Установлена зависимость нагрузок на технологическое оборудование от параметров кинематики и гидросистемы.
-
Установлено влияние динамических характеристик груза и опорной поверхности на нагруженность технологического оборудования и ходовой системы базовой машины.
Практическая значимость работы.
Получены данные о величине динамических нагрузок на технологическое оборудование и ходовую систему при работе лесопогрузчика.
Разработанные в диссертации математические модели и методика оптимизации на их основе параметров технологического оборудования обеспечивают повышение достоверности принимаемых конструкторских решений.
Разработанная информационно - измерительная система обеспечивает автоматизацию регистрации и обработки экспериментальных исследований режимов работы лесопогрузчика перекидного типа и других лесных машин.
Реализация работы. Результаты работы приняты ОАО «Завод Краслесмаш» для использования при проектировании лесопогрузчиков, а так же внедрены в учебный процесс Сибирского государственного технологического университета на кафедре «Технологий и машин природообустройства».
Апробация работы. Результаты работы докладывались на всероссийской научно - практической конференции «Химико - лесной комплекс - проблемы и решения» (Красноярск, 2004, 2005, 2006); на научно практической конференции СибГТУ для студентов и молодых ученых (Красноярск, 2006); на научно практической конференции СибГТУ для молодых ученых и преподавателей (Красноярск, 2006).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Математические модели динамических систем «Технологическое оборудование - груз», «Базовый трактор - технологическое оборудование -груз», «Опорная поверхность - базовый трактор - технологическое оборудование — груз».
-
Результаты математического моделирования и анализа влияния конструктивных и эксплуатационных факторов на нагруженность технологического оборудования и ходовую систему лесопогрузчика перекидного типа.
-
Методика оптимизации параметров механизма подъёма стрелы и поворота основания.
-
Результаты экспериментальных исследований режима соударения лесопогрузчика с опорной поверхностью погрузочной площадки на натурном образце лесопогрузчика.
Личное участие. Все основные научные результаты работы получены лично автором. Результаты совместных исследований снабжены ссылками на соответствующие источники.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографического списка из 119 наименований и 4 приложений. Диссертация изложена на 151 странице и содержит 49 рисунков и 16 таблиц.
Работа выполнялась в 2004 - 2007 годах в Сибирском государственном технологическом университете на кафедре «Проектирование лесного оборудования».
