Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние проблемы и задачи исследования 9
1.1. Современные и перспективные технологии и техника лесоза- 9
готовительных работ
1.1.1 .Становление и развитие механизации на лесозаготовительных работах
1.1.2.Современные направления и методы механизации технологических процессов лесозаготовительных работ
1.1.3.Эффективная, технологически адаптированная технология заготовки леса
1.2. Способы улучшения эксплуатационной эффективности колесной лесозаготовительной техники в условиях переувлажненных почвогрунтов
1.2.1.Специфика конструкций и некоторые технические решения колесных и колесно-гусеничных ходовых систем
1.2.2.Конструкторские решения отечественных колесных лесопромышленных тракторов
1.2.3.Новые отечественные машины 33
1.3. Характеристики работы колесно-гусеничного движителя 42
1.3.1 .Современные колесно-гусеничные ходовые системы 43
1.3.2.Конструкция гусеничных лент нового типа 49
1.4. Физико-механические свойства грунтов и почв 51
1.4.1. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости грунтов
1.5. Влияние лесных машин на почвогрунт 61
1.6. Минимизация влияния техники на почвогрунт
1.6.1. Характеристики почвогрунта 66
1.6.2. Факторы воздействия технологий лесозаготовок и машин на окружающую среду
1.6.3.Методы минимизации воздействия лесозаготовительной техники на лесные почвы
1.6.4.Оптимизация технологии лесозаготовительных работ 71
1.7. Выводы к главе 1 73
1.8. Задачи исследования 75
Глава 2. Математическая модель образования колеи лесными машинами в упруго-вязко-пластических почвогрунтах
2.1. Реологические модели образования колеи 76
2.2. Образования колеи колесными машинами с упругими шинами 77
2.3. Колееобразование колесно-гусеничными машинами 86
2.4. Выводы по главе 2 94
Глава 3. Методика и аппаратура экспериментальных исследований
3.1. Общие замечания 96
3.2. Объекты, приборное обеспечение и условия проведения экспериментальных исследований
3.3. Экспериментальные исследования в производственных уеловиях
3.4. Определение необходимого числа наблюдений и повторений опыта
3.5. Выводы по главе 3 108
Глава 4. Результаты теоритических и экспериментальных исследований
4.1. Новые технические решения для освоения переувлажненных лесосек
4.1.1. Валочно-пакетирующая машина с уменьшенной массой 109
4.1.2.Устройства для ограничения веса груза сортиментоподборщиков
4.2. Результаты экспериментальных исследований 119
4.2.1. Экспериментальные данные 119
4.2.2. Обработка лабораторных данных 122
4.2.3. Влияние экспериментальных факторов на математическую модель
4.2.4. Обработка лабораторных и экспериментальных данных 131
4.3. Выводы по главе 4 132
5. Основные выводы и рекомендации 134
Литература 136
Приложение А. Результаты лабораторных исследований. Осадка штампа.
Приложение Б. Коэффициенты вязкости. 153
Приложение В. Графики осадки штампа в зависимости от времени приложения нагрузки
- Способы улучшения эксплуатационной эффективности колесной лесозаготовительной техники в условиях переувлажненных почвогрунтов
- Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости грунтов
- Колееобразование колесно-гусеничными машинами
- Определение необходимого числа наблюдений и повторений опыта
Введение к работе
Актуальность темы. Сохранение плодородия лесных почв при проведении лесосечных работ является одной из важнейших задач лесозаготовительного производства. Негативное воздействие на лесные почвогрунты при разработке лесосек оказывают лесные машины и персонал. Под воздействием движителей лесных машин почвогрунт лесосеки уплотняется, разрушается его структура, образуется глубокая колея. В процессе ливневых дождей с лесосеки по колеям могут вымываться сотни кубометров почвы. Восстановление почвенного покрова занимает несколько десятилетий, что резко снижает продуктивность лесов.
На значительной части лесопокрытой площади России преобладают переувлажнённые почвогрунты, заготовка древесины на которых, в теплый период, крайне затруднена.
По данным ФАО ООН в России и в мире преобладает хлыстовая заготовка древесины (около 80%). Наиболее производительной и поэтому распространенной системой машин для хлыстовой заготовки является валоч- но-пакетирующая машина+трактор с пачковым захватом (ВПМ+ТПЗ). Такая система машин не может обеспечить эффективного освоения переувлажненных лесосек, что приводит к существенному недоиспользованию объемов расчетной лесосеки. Недоиспользование расчетной лесосеки приводит к накоплению перестойных древостоев, являющихся повышенным источником опасности лесных пожаров, а также возникновения очагов поражения вредителями и болезнями.
Вместе с тем, далеко не каждое лесозаготовительное предприятие может приобрести специальную систему машин для освоения переувлажненных лесосек. Поэтому возникает необходимость модификации машин и технологического процесса лесосечных работ для наиболее эффективного использования в рассматриваемых условиях.
Цель работы. Разработка методологических основ выбора режимов работы и параметров, позволяющих повысить экологическую и эксплуатационную эффективность лесных машин на переувлажненных почвогрунтах.
Объект исследований. Почвогрунты переувлажненных лесосек.
Предмет исследования. Процесс деформации переувлажненных поч- вогрунтов лесосек под воздействием лесных машин.
Научная новизна. Разработанная и исследованная математическая модель нелинейной упруго-вязко-пластической деформации почвогрунтов, учитывающая изменение их реологических параметров, вызванноое многократным прохождением лесных машин по одной и той же колее, позволяющая определять возможную работоспособность трасс трелевки, углубляет теорию взаимодействия лесных машин с поверхностью движения.
Практическая значимость. Результаты исследования могут являться основой для принятия организационно-технологических решений, направленных на повышение работоспособности волоков и уменьшение экологического ущерба при разработке лесосек на переувлажненных почвогрун- тах. Устройство учета веса лесоматериалов при проведении транспортных работ и новая конструкция валочно-пакетирующей машины, позволяют уменьшать нагрузку на почвогрунты лесосек от веса лесных машин.
Достоверность выводов и результатов исследований обеспечена: применением методов математической статистики; проведением экспериментальных исследований в лабораторных и производственных условиях и подтвержденной адекватностью полученных моделей за счет хорошей сходимости экспериментальных и теоретических данных.
На защиту выносятся следующие положения:
Математическая модель нелинейной упруго-вязко-пластической деформации почвогрунтов, учитывающая изменение реологических параметров, вызванных многократным прохождением лесных машин по одной и той же колее.
Математическая модель динамической картины образования колеи лесными машинами в почвогрунтах с упруго-вязко-пластической реологией, позволяющая прогнозировать работоспособность волока не покрытого порубочными остатками.
Методика экспериментального исследования деформативности поч- вогрунтов, необходимая для их реологической параметризации.
Новые технические решения повышающие эффективность работы лесных машин на переувлажненных почвогрунтах.
Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на республиканском научно- практическом семинаре-конференции «Инновационная система и методы использования и воспроизводства лесных ресурсов на базе новых технологий интенсивного лесопользования» (Петрозаводск, 2012 г.); Межвузовской научной конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых «Молодая мысль: Наука. Технологии. Инновации» (Братск, 2009 г.); Девятой международной научно-практической Интернет конференции «Леса России в XXI веке» (СПб, 2012 г.); Международном научно-практическом форуме «Природные ресурсы и экология дальневосточного региона» (Хабаровск, 2012 г.); Политехническом фестивале молодых ученых и специалистов (СПб, 2012 г.) и ежегодных научно- технических конференциях СПбГЛТУ в 2009-2012 гг.
Часть материалов работы получена при выполнении НИР № 01201255482 «Разработка теоретических основ сквозных технологических процессов и модульных систем машин лесозаготовительного производства».
Личный вклад автора заключается в постановке и решении теоретических, экспериментальных и конструкторских задач. Автором разработана и исследована математическая модель нелинейной упруго-вязко- пластической деформации почвогрунтов, проведены лабораторные экспериментальные исследования, выполнена обработка их результатов и сформулированы выводы и рекомендации.
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 10 печатных работах, включая 2 в издательствах из перечня ВАК РФ, кроме этого получены 2 патента на полезную модель. Результаты исследований отражены в научно-технических отчетах по НИР.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы, приложений. Общий объем работы 160 стр. Диссертационная работа содержит 68 рисунков (включая 6 рисунков приложений), 25 таблиц (включая 10 таблиц приложений). Список литературы содержит 102 источника.
Способы улучшения эксплуатационной эффективности колесной лесозаготовительной техники в условиях переувлажненных почвогрунтов
Применение таких новшеств: ходовая часть от немецкого артиллерийского тягача «Штайер» с катками большого диаметра и балансирной подвеской; увеличение переднего и заднего углов наклона ветвей гусеницы; смещение кабины в переднюю часть; позволило создать трактор с хорошей маневренность и возможностью погрузки комлевой или вершинной части на заднюю часть машины.
Шасси рычажно-балансирного типа обеспечивали эффективную работу при трелевке древесины в полупогруженном положении и устойчивое движение трактора через пни, поваленные деревья. Применение щита для укладки на него комлевой части деревьев исключало процесс волочения, характерный для трелевки деревьев тракторами промышленного и сельскохозяйственного назначения, и позволяло увеличить массу перевозимой древесины. Тем не менее, древесина не лучший вид топлива для силовой установки, и в последующем на модели трелевочных тракторов начали устанавливать дизели. В отношении компоновки технологического оборудования машины,, она лишь незначительно изменилась.
В 1960-е г. по классической схеме трактора КТ-12 разработаны модели ТДТ-40 и ТДТ-60 с двигателем мощностью 29,6 и 44,5 кВт соответственно. Их производство наладили на Онежском и Алтайском тракторных заводах. Внедрение специализированных трелевочных тракторов дало толчок по реализации программы машинизации трудоемких технологических операций на лесозаготовках.
Лидером мирового лесного тракторостроения для лесозаготовительных работ стал Онежский тракторный завод. Самая удачная модель - ТДТ-55 — знаменитая «55»-ка, начало выпуска 1964 г.. За 50-ти летний период завод выпустил более 300 тыс. лесопромышленных тракторов и баз для различных машин лесохо-зяйственного назначения, позволивших увеличить объемы лесозаготовок в СССР до 400 млн. м3 в год. А уже с 1971 г. Алтайский завод начинает выпуск нового трелевочного трактора ТТ-4, позднее ТТ-4М.
С 60-х годов началось интенсивное развитие машиностроения, появились машины на колесной базе. В производство начали внедрять синтетический каучук, появились новые технологии изготовления шин с улучшенными грунтозаце-пами различного профиля. Все это поспособствовало созданию новых движителей и получить более функциональные машины. Движители на.колесной базе способны передвигаться на больших скоростях и лучше маневрировать, нежели чем гусеничные, и в процессе эксплуатации наносят меньше отрицательного воздействия почвенному покрову и растительности леса.
Последующее развитие и совершенствование лесозаготовительной техники направлено на возможность оборудовать трактор не только верхним захватом, но и пильной цепью, взаимосвязанной гидравлическим приводом с двигателем. С развитием данной идеи на лесосеках появились валочные машины, которые отвалом расчищали от снега и сучьев подступы к дереву, после этого фиксировали ствол верхним захватом и пильной цепью производили срезание дерева. [4] Первой серийной отечественной машиной способной выполнять направленную рубку была гусеничная, узкозахватная валочная машина флангового действия ВТМ-4 (на базе ТТ-4). Машина позволила облегчить процесс лесозаготовки, но имели и ряд недостатков: отсутствие гидроманипулятора, а это значит, машина вынуждена подъезжать к каждому дереву, а, следовательно, большее время цикла и уничтожение подроста. Также на базе этой машины была создана ВМ-4Б-валочно-трелевочная машина, ее преимущества в отсутствие дополнительной трелевочной техники в условиях низкой концентрации лесосечного фонда.
Дальнейшее развитие было в виде создания универсальных валочно-трелевочных машин ЛП-17 и ЛП-49 на базе ТДТ-55А и ТТ-4, технический цикл которых состоит не только в валке и формирование пакетов деревьев, но и трелёвке их на верхний склад. Работа на практике показала, что если ВТМ освободить от трелевки и превратить в ВПМ то ее производительность увеличивается в 2 раза. [5]
На первом этапе работы трелевщики занимались исключительно доставкой стволов с лесосеки к близлежащей дороге, где перегружали на автомобили-лесовозы. В последующем на автомобилях-лесовозах смонтировали манипулятор с гидравлическим захватом.
С развитием технологии механизации была создана новая машина - валоч-но-пакетирующая, базирующаяся на базе гусеничного трактора ЛП-2. Срезанные стволы с помощью валочной головки ВПМ укладывает в пакет, готовый к последующей трелевке. Одно из преимуществ ВПМ, машине не нужно подъезжать к каждому дереву — оператор, с помощью поворота стрелы манипулятора выбирает деревья для спиливания, не повреждая подрост. Были выпушены такие машины как ЛП-18, ЛП-19, ЛП60-01А, ТЛГ 3-12, МЛ-135, МЛ-119А. Опыт эксплуатации показал, что дальнейшее развитие по повышению производительности, это введение накопителя в захватно-срезающем устройстве и предание ему дополнительной степени свободы относительно манипулятора.
Производством лесозаготовительной техники занималось 8 предприятий. Так, Йошкар-Олинский завод машиностроения лесной техники освоил выпуск ВПМ ЛП-19, Абаканский опытно-механический - ВТМ-4, Пермский завод «Коммунар» - тракторов ЛП-18 бесчокерного типа, Онежский тракторный - Тб-1, Плесецкий и Монетный заводы - ЛТ-154, Свердловский и Сыктывкарский заводы лесного машиностроения - сучкорезных машин ЛП-30 и ЛП-33.
Новым витков в развитие машин стало развитие электроники, что повлияло на переход к полной машинизации процессов на лесосеке, появились многофункциональные машины. Одна из таких машин называется харвестер (от англ. harvester — жнец, собиратель урожая), выпускается на гусеничном, колесном или комбинированном шасси с независимой подвеской. Основной рабочий орган -манипулятор, который оснащен захватно-срезающим устройством. Вторая машина называется форвардер (от англ. forwarder — перевозчик, экспедитор), основной рабочий орган - манипулятор с клещевым захватом. Процесс работы заключается в подборе пачки сортиментов и укладке в коники. При этом сокращается число операций и повышается эффективность лесосечных работ в целом. Совмещение операций валки, трелевки, обрезки сучьев с пакетированием для выполнения их отдельными многооперационными машинами.
Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости грунтов
В ходе испытания анализируют такие показания как: касательное напряжение, деформация сдвига, нормальное напряжение, объемное напряжение, коэффициент пористости. Испытания проходят по следующим схемам: - консолидированно-дренированное испытание - для песков и глинистых грунтов независимо от их степени влажности в стабилизированном состоянии; - неконсолидированно-недренированное испытание - для водонасыщенных глинистых и органо-минеральных грунтов в нестабилизированном состоянии и просадочных грунтов [56].
Для проведения испытания используют образцы грунта ненарушенного сложения с природной влажностью или в водонасыщенном состоянии, или образцы нарушенного сложения с определенными значениями плотности и влажности (в т.ч. при полном водонасыщении), или образцы, отобранные из уплотненного массива, для искусственно уплотненных грунтов. [57] Установка для испытания грунта методом одноплоскостного среза состоит: - срезная коробка, включает в себя подвижные и неподвижные части, а так же рабочее кольцо с внутренними размерами, жесткого сплошного и перфориро ванных штампов; - механизм для создания вертикального нагружения образца; - механизм создания касательной нагрузки; - устройства для измерения деформаций образца и прикладываемой нагрузки. [58] Предварительное уплотнение образца производят при нормальных давлениях, исключения составляют образцы из просадочных грунтов, испытания которых проводят в водонасыщенном состоянии, при которых определяют сопротивление срезу. Нормальное давление передают па образец грунта ступенями. Нормальное давление для образцов просадочного грунта, которые испытываются в водонасыщенном состоянии, должно равняться 0,3 МПа. [59]
Испытание на повторный срез выполняют при том же нормальном давлении, при котором был произведен первый срез.
Испытание можно считать завершенным, в том случае, когда при приложении очередной ступени касательной нагрузки происходит мгновенный срез (срыв) одной части образца по отношению к другой или общая деформация среза превысит 5 мм [60].
По завершению испытания необходимо взять пробы для определения влажности в зоне среза образца.
Проведение неконсолидированно-недренированного испытания.
Суть испытания заключается в следующем - рабочее кольцо с образцом грунта размещают в срезную коробку. В последующем крепят сплошной штамп, производят регулировку механизма нагрузки, выставляют зазор 0,5-1,0 мм между подвижной и неподвижной частью срезной коробки, крепят приборы для измерения деформации среза и фиксируют первоначальные показания.
На образец грунта передают сразу в одну ступень нормальное давление, при котором будет производиться срез образца.
Если при давлениях 0,125 и 0,15 МПа происходит выдавливание грунта в зазор между подвижной и неподвижной частями срезной коробки, необходимо их уменьшить на 0,025 МПа [61]. В след за передачей нормальной нагрузки сразу приводят в действие механизм для создания касательной нагрузки и производят срез образца грунта не более чем за 2 мин с момента приложения нормальной нагрузки.
В моменты передачи касательной нагрузки ступенями их значения не должны быть больше 10 % значений нормального давления, при котором производится срез, и приложение ступеней должно происходить через каждые 10-15 с.
При передаче непрерывно возрастающей касательной нагрузки скорость среза принимают в интервале 2-3 мм/мин таким образом, что бы срез проходил в течение указанного времени [62].
После завершения испытания необходимо зафиксировать максимальную касательную нагрузку в процессе испытания, взять пробы для определения влажности из зоны среза образца.
Метод компрессионного сжатия. Данный метод применяется для испытания грунта на такие характеристики деформируемости как: коэффициент сжимаемости, структурная прочность на сжатие, модуль деформации, коэффициент фильтрации и вторичной консолидации для мелких и пылевагых песков, фунтов глинистых, органо-минеральных и органических грунтов, оіносиїельного суффозионного сжатия и начального давления суффозионного сжатия для засоленных (содержащих легко- и среднерас-творимые соли) песков (кроме гравелистых), супесей и суглинков [63].
Данные показатели определяют по результатам испытаний образцов грунта в компрессионных приборах (одометрах) или компрессионно-фильтрационных приборах (для определения характеристик сжатия), немаловажный фактор - исключение бокового расширения образца грунта, при его нагружении вертикальной нагрузкой. Установка для компрессионного сжатия испытуемого грунта состоит [47]: - компрессионный прибор (одометр), состоящий из рабочего кольца, соответствующими размеру цилиндра, цилиндрической обоймы, перфорированного вкладыша под рабочее кольцо и поддона с емкостью для воды; - механизм для вертикального нагружения образца грунта; - устройство для измерения вертикальных деформаций образца фунта. При определении характеристик сжатия применяют компрессионно фильтрационный прибор (рис. 1.26.). Компрессионный прибор должен выполнять: - подачу воды к образцу снизу и отвод ее; - первоначальную нагрузку на образец, создаваемую штампом и закрепленными на нем измерительными приборами, не более 0,0025 МПа. В дополнение к выше перечисленным условиям конструкции компрессионно-фильтрационного прибора необходимо обеспечить: - подачу воды к образцу грунта снизу (схема восходящего потока) или сверху (схема нисходящего потока); - отвод воды, профильтровавшейся через образец грунта, и накопление ее в мерном сосуде; - непрерывную на протяжении всего испытания фильтрацию воды, герметичность основных деталей прибора [64].
Колееобразование колесно-гусеничными машинами
Для суперпозиции фундаментальных свойств вводится представление моделей, называемых реологическими телами; названием тела является имя ученого впервые исследовавшего это тело.
При исследовании проходимости почвогрунтов лесными колесными машинами следует учитывать упругие свойства шин, управление которыми может способствовать улучшению проходимости. При решении задачи колееобразования в почвогрунтах лесными машинами с упругими шинами примем допущение: деформация шины в каждой точке пропорциональна давлению на почвогрунт
Величина максимальной деформации упругой шины колеса будет определять уменьшение глубины колеи после прохождения почвогрунтов лесными колесными машинами.
Глубина колеи в почвогрунтах после прохождения колес с упругими шинами определяется суперпозицией последовательного решения уравнений для жесткого обода при начальном условии Ио=0,
Число проходов по почвогрунтам для лесных колесных машин с упругими шинами можно определить на основании решения уравнения (2.15), записанного в виде квадратного уравнения относительно числа проходов
Максимальное давление под упругой шиной согласно (2.9) и (2.10) равно p0=[9/3P(32b2Rylf, (2.18) связь между временем образования колеи, глубиной осадки и параметрами упругой деформации шины в упруго-вязких почвогрунтах подставив (2.18) получена в виде. -С,
Полученная формула (2.78) показывает, что варьируя скоростью движения лесных колесно-гусеничных машин, натяжением гусениц и упругими показателями колес можно в известной мере снижать колееобразование, что будет способствовать большей проходимости машин при освоении лесосек. в почвогрунтах наследует их реологию, поэтому связь между напряжением, относительной деформацией и скоростями их изменения переносятся на связь между давлением, глубиной колеи и скорости их изменения. 2. Построенная обобщенная модель динамики образования колее как суперпозиция упругих, вязких и пластических деформаций почвогрунтов позволяет исследовать каждую в отдельности и их комбинации: упруго-вязкие, вязко-платические и т.д. 3. Обобщенная динамическая модель образования колеи для упруго-вязких-пластических сред, учитывающая уплотнение в процессе многократного прохождения по одной и той же колеи, является пятипараметрической и позволяет раскрывать сложность исследуемого процесса. 4. Характеристиками упругости шин колес, натяжением гусениц и скоростью движения можно управлять процессом проходимости лесных машин, уменьшая силовую нагрузку на почвогрунты.
Эксперимент (от латинского experimentum - проба, опыт) - научно поставленный опыт, наблюдение исследуемого явления. Эксперимент является важнейшей стороной практики и критерием истинности результатов познания. [98]
Огромную важность для науки результаты качественно проведенных экспериментальных исследований отмечали многие ведущие отечественные и зарубежные ученые. [99]
Для науки о лесозаготовках, являющейся наукой прикладной, эксперимент имеет значение, которое трудно переоценить. Известно, что множество практических расчетов во многих направлениях науки о лесе базируется на эмпирических зависимостях, полученных экспериментальным путем. Часто, единственным путем познания в данных условиях является обработка и использование данных качественно поставленных экспериментальных исследований.
В работе проводились экспериментальные исследования в лабораторных условиях, для получения паспортов прочности почвогрунтов и определения закономерностей колееобразования в переувлажненных почвогрунтах лесосек под воздействием лесных машин.
Определение необходимого числа наблюдений и повторений опыта
Механическая рычажная система производит перемещение противовеса 12 при изменении положения стрелы 8, что не всегда позволяет уравновешивать опрокидывающий и удерживающий моменты, так как масса перемещаемых деревьев будет различной.
Предлагаемое устройство автоматизированной регулировки устойчивости ВПМ требует разработки системы управления работой гидроцилиндра 11, смещающего противовес, расчетов масс противовеса с одной стороны, ЗСУ, стрелы и деревьев с другой стороны для различных типов ВПМ, расчет конструктивных элементов ВПМ - поворотной платформы, гидроцилиндра перемещения, основания, узлов крепления. Прикидочные расчеты показывают, что при массе противовеса в 3 тонны его смещение на 1 метр от оси поворота, создает удерживающий момент 3 т-м, на 2 метра - 6 т-м, что позволяет реально снизить массу машины не менее чем на 30%.
Формула разработанной полезной модели [100] сформулирована следующим образом: вал очно-пакетирующая машина, включающая ходовую систему, поворотную платформу со смонтированным на ней манипулятором, содержащим стрелу, рукоять и захватно-срезающее устройство, а также - противовес, отличающаяся тем, что она снабжена устройством обеспечения ее устойчивости, выполненным с возможностью саморегулирования ее устойчивости в зависимости от величины вылета стрелы манипулятора и массы срезаемых деревьев, при этом устройство обеспечения устойчивости содержит кинематически связанное рычажной системой со стрелой манипулятора - горизонтально подвижное основание, привод перемещения коюрого содержит гидроцилиндр, штоковая часть которого прикреплена к поворотной платформе, а поршневая - к подвижному основанию, причем противовес размещен на горизонтально-подвижном основании.
В заключении следует отметить, что предлагаемое совершенствование конструкции машины может касаться не только ВПМ, но и харвестерных машин на базе экскаваторов, непосредственно экскаваторов, и других машин различного назначения, которые поднимают грузы на вылете манипулятора.
В настоящее время большой объем заготовляемой древесины производится по сортиментнои технологии заготовки древесины, которая предусматривает ее трелевку с лесосек при помощи сортиментоподборщиков (форвардеров).
Известно, что стремясь к получению максимальной производительности операторы нагрузки на коник может использоваться следующее форвардеров, максимально нагружают машины, что приводит к снижению их срока службы и разрушению трелевочных волоков. Особенно вредна такая нагрузка на переувлажненных лесосеках, где это часі о может приводить к перерезанию естественных водотоков, и дальнейшему разрушению экосистемы. Для предотвращения перегрузки форвардеров, и возможности конструктивных ограничений максимальной техническое решение.
Устройство, состоящее из неподвижной части стойки 1 (рис. 4.5, а), жестко закрепленной на раме транспортного средства и полуприцепе автомобиля трелевочного транспорта и подвижной части стойки 2, имеющей возможность поворачиваться вокруг шарнира 3. Пунктиром показано подвижная часть стойки в повернутом положении. Поворотная часть стойки удерживается в вертикальном положении пружиной 4. С другой стороны по отношению к шарниру к поворотной части стойки прикреплен гибкий элемент 5 (трос, цепь и т.д.), длина которого подобрана так, чтобы он внизу не касался рамы.
Сила тяжести, погружаемых на транспортов средство длинномерных материалов (сортиментов, хлыстов, деревьев и т.д.) воспринимается гибким элементом и передается на поворотную часть стойки. До тех пор пока удерживающий момент от пружины F, (рис. 4.5, б) больше опрокидывающего момента от натяжения гибкого элемента Ql2 поворотная часть стойки будет находиться в вертикальном положении. Усилие натяжения пружины определяется по формуле: где F- усилие натяжения пружины; gma4-максимальная сила тяжести перевозимого груза, приходящаяся на стойку 1; /, и /,- расстояния (рис. 4.5).
Когда опрокидывающий момент станет больше удерживающего, поворотная часть повернется вокруг шарнира О, при этом пружина сначала растянется, а затем укоротится. Наибольшее удлинение пружины д/ будет когда ось пружины проходит через шарнир О. При перемещении оси пружины за шарнир длина пружины уменьшается. Пружина создает уже не удерживающий момент, а опрокидывающий. Поворотную часть стойки ничто не удерживает в вертикальном положении, она поворачивается до контакта с погруженными материалами. Дальнейшая погрузка становится невозможной. Точки крепления гибкого элемента переместятся вниз и груз ложится на раму. Поворотная часть стойки за счет усиления
Еще одним вариантом решения проблемы перегруза трелевочных машин является следующее предлагаемое техническое решение.
Предлагается комплект несложной измерительной системой, позволяющей автономно определять вес вывозимого груза (рис. 4.7). Измерительная система состоит из следующих элементов: на верхних пластинах рессор каждой оси машины размещены тензоизмерительные мосты (позиции 1 и 2), фиксирующие их деформации под нагрузкой. Электрический сигнал тензопреобразующих мостов подается на усилитель, например, 8АНЧ (поз. 3). Усиленные сигналы подаются на вибраторы регистрирующего устройства, например, осциллографа Н-117 (поз. 5), который регистрирует силу веса груза при стоящем форвардере. Электропитание усилителя и осциллографа осуществляется от соответствующих блоков питания (поз. 4 и 6), которые получают энергию от бортовой электросети форвардера.
Благодаря предлагаемому техническому решению оператор может получать оперативную информацию о весе загруженных в коник сортиментов, и, согласно технологическим рекомендациям на разработку того или иного участка лесосеки, принимать решение о достаточной мере набора пачки для предотвращения разрушения пасечного волока. Кроме этого, предлагаемое устройство может позволить принудительно ограничивать массу трелюемой пачки, например, отключением главной передачи при перегрузе.
