Поліпшення курсової стійкості та керованості колісних лісотранспортних машин із шарнірно-зчленованою рамою
Математична модель курсового криволінійного руху колісних лісотранспортних засобів із шарнірно–зчленованою рамою з урахуванням параметрів опорної поверхні лісових доріг. Встановлення закономірності зміни курсової стійкості та керованості цих засобів.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 18.07.2015 |
| Размер файла | 580,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД
Національний лісотехнічний університет України
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук
ПОЛІПШЕННЯ КУРСОВОЇ СТІЙКОСТІ ТА КЕРОВАНОСТІ КОЛІСНИХ ЛІСОТРАНСПОРТНИХ МАШИН ІЗ ШАРНІРНО-ЗЧЛЕНОВАНОЮ РАМОЮ
05.05.04 - машини для земляних, дорожніх та лісотехнічних робіт
ГЕРИС Микола Іванович
Львів - 2010
Дисертацією є рукопис.
Роботу виконано на кафедрі лісових машин та гідравліки Національного лісотехнічного університету України Міністерства освіти і науки України.
Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Библюк Нестор Іванович, Національний лісотехнічний університет України Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри лісових машин та гідравліки, м. Львів.
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Вікович Ігор Андрійович, Національний університет “Львівська політехніка” Міністерства освіти і науки України, професор кафедри “Транспортні технології”, м. Львів;
кандидат технічних наук, доцент Овсянніков Сергій Іванович, Харківський національний технічний університет сільського господарства ім. П. Василенка Міністерства аграрної політики України, завідувач кафедри “Системотехніка і технології лісового комплексу”, м. Харків.
Захист відбудеться “ 23 ” червня 2010 р. о 1430 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.072.03 Національного лісотехнічного університету України за адресою: 79057, м. Львів, вул. Ген. Чупринки, 103, зал засідань.
З дисертацією можна ознайомитися в науково-технічній бібліотеці Національного лісотехнічного університету України за адресою: 79057, м. Львів, вул. Ген. Чупринки, 101.
Автореферат розіслано “ 20 ” травня 2010 р.
Учений секретар спеціалізованої вченої ради Ребезнюк І. Т.
АНОТАЦІЯ
Герис М. І. Поліпшення курсової стійкості та керованості колісних лісотранспортних машин із шарнірно-зчленованою рамою. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.04 - машини для земляних, дорожніх та лісотехнічних робіт. - Національний лісотехнічний університет України, Львів, 2010.
Дисертаційну роботу присвячено вирішенню науково-прикладної задачі підвищення стійкості руху та керованості колісних лісотранспортних машин із шарнірною рамою, що сприяє зменшенню навантаження на оператора та безпеці руху, а також підвищенню продуктивності праці. Розроблено математичні моделі курсового криволінійного руху узагальненої та типових колісних лісотранспортних засобів із шарнірно-зчленованою рамою з урахуванням параметрів опорної поверхні лісових доріг, пакета деревини, характеристик відведення шин, гідравлічного механізму повертання, кутових коливань мас системи у горизонтальній та вертикальній поперечній площинах. Адекватність отриманих математичних моделей підтверджена експериментальними дослідженнями. Установлено закономірності зміни курсової стійкості та керованості колісних лісотранспортних засобів із шарнірною рамою залежно від експлуатаційних факторів й конструктивних параметрів та обгрунтувано раціональні параметри конструктції колісних лісотранспортних систем.
Ключові слова: колісна лісотранспортна машина, математична модель, курсовий криволінійний рух, курсова стійкість і керованість.
АННОТАЦИЯ
Герис Н. И. Улучшение курсовой устойчивости и управляемости колесных лесотранспортных машин с шарнирно-сочлененной рамой. - Рукопись.
Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.05.04 - машины для земляных, дорожных и лесотехнических работ. - Национальный лесотехнический университет Украины, Львов, 2010.
Диссертационная работа посвящена решению научно-прикладной задачи повышения устойчивости движения и управляемости колесных лесо-транспортных систем (КЛТС) с шарнирной рамой для транспортирования древесины у полностью погруженном состоянии, что способствует решению вопросов, связанных со снижением нагрузок на оператора и безопасностью движения, а также повышению производительности труда.
Целью работы есть установление закономерностей изменения курсовой устойчивости и управляемости колесных лесотранспортных средств с шарнирной рамой в зависимости от эксплуатационных факторов и конструктивных параметров и разработка рекомендаций, направленных на повышение уровня их эксплуатационного совершенства.
Для достижения этой цели в работе решены следующие задачи: выполнен анализ, обобщены существующие теоретические исследования по обоснованию расчетных моделей колесных машин и выбраны показатели оценки устойчивости заданного направления движения и управляемости колесных лесотранспортных машин с шарнирной рамой, разработаны математические модели курсового криволинейного движения обобщенной и типовых колесных лесотранспортных машин с учетом параметров опорной поверхности лесных дорог, пакета древесины, характеристик увода шин, гидравлического рулевого управления, угловых колебаний в горизонтальной и вертикальной поперечной плоскостях, создан комплекс измерительной аппаратуры и усовершенствована методика экспериментальных исследова-ний устойчивости движения и управляемости КЛТС с шарнирной рамой, которые позволяют получить достоверную информацию одновременно по уровню колебаний и режимах движения, установлены закономерности влияния эксплуатационных факторов и конструктивных параметров КЛТС с шарнирной рамой на устойчивость их движения и управляемость, а также разработаны рекомендации по выбору рациональных конструктивных параметров КЛТС.
В основу теоретических исследований положены главные положения теории колебаний, методов математического моделирования и решения систем нелинейных дифференциальных уравнений. Экспериментальные исследования и их анализ проводились с использованием методов планирования эксперимента и математической статистики.
Исследованиями установлено, что для повышения управляемости и устойчивости движения КЛТС с шарнирной рамой класса тяги 20-30 кН целесообразно использовать широкопрофильные шины низкого давления с коэффициентами жесткости и демпфирования не менее 200 кН/м и 25 кНс/м соответственно, коэффициенты жесткости и демпфирования гидравлического механизма поворота должны бать не менее 1200 кНм/рад и 10 кНмс/рад соответственно, передаточное число рулевого управления устанавливать из условия обеспечения максимальной скорости складывания полурам 0,35-0,50 рад/с.
Полученные в диссертационной работе результаты научных иссле-дований и практические рекомендации по усовершенствованию конструкции колесных лесотранспортных средств с шарнирной рамой переданы конст-рукторскому бюро ВАТ “Харьковский тракторный завод” для использования при создании нових колесных машин, а также использованы на ТзОВ “НИВиТ” и КП “Ясень” при проектировании, изготовлении и испытании опытного образца колесного трелевочного трактора класса тяги 9 кН.
Результаты исследований позволяют на стадии проектирования выбрать рациональные конструктивные параметры КЛТС и сократить трудоемкость научно-исследовательских работ.
Ключевые слова: колесная лесотранспортная машина, математическая модель, курсовое криволинейное движение, курсовая устойчивость и управляемость.
лісотранспортний машина курсовий стійкість
ANNOTATION
Herys M. I. Improvement of the wheeled timber machines parameters on controllability and stability of their motion. - Manuscript.
Dissertation on obtaining degree of Candidate of Technical Sciences on specialty 05.05.04. - machines for excavations, road and forestry technical operations. - Ukrainian National Forestry University, Lviv, 2010.
Dissertation is devoted to the scientific and applied problems of increasing of controllability and stability of the wheeled timber machines with a swivel frame that will help to solve these problems related to decreasing of loadings on a driver, improving of safety, and productivity increase. Generalized mathematical models of curvilinear motion of the typical wheeled timber machines with the swivel frame are elaborated in the dissertation taking into account the parameters of forest road surface, features of timber, tires, steering unit, and also angular vibrations in horizontal and vertical transversal planes. Adequacy of the proposed mathematical models is confirmed by the results of their experimental tests. The regularity of the wheeled timber machine parameters influencing on their controllability and stability have been conformed and their rational structural parameters have been substantiated.
Key words: wheeled timber machine, mathematical model, curvilinear motion, controllability and stability.
Загальна характеристика роботИ
Актуальність теми. Сучасні тенденції ефективного використання енергетичних ресурсів і впровадження ресурсоощадних технологій у лісовій галузі України потребують технічного переоснащення лісових підприємств, яке б відповідало виробничим і екологічним вимогам.
Одним із важливих шляхів підвищення продуктивності праці в лісовій галузі України є широке використання на лісозаготівлі спеціальних лісових машин з колісними рушіями, які мають низку переваг проти гусеничних. Як засвідчує досвід країн Західної Європи та Америки (Скандинавські країни, Чехія, Словаччина, Канада, США та ін.), на сьогодні колісні рушії є базовими для поширених харвестерів і форвардерів. Ці машини мають шарнірно-зчленовану конструкцію рами, 6 чи 8 коліс, які зазвичай всі є тяговими і мають високу мобільність. Використання широкопрофільних шин з низьким внутрішнім тиском поліпшує їхні експлуатаційні властивості та знижує пошкодження грунту. Вагомою підставою для впровадження колісних машин є і встановлений Законом України мораторій на застосування гусеничних тракторів, які переважно використовують на лісозаготівлі.
Згідно з прогнозами, частка лісотранспортних робіт, які виконують колісними машинами, постійно зростатиме, до того ж частина тракторних операцій (пряме вивезення деревини на відстань 10-15 км, вивезення сортиментів тощо) переміститься з пасинкових на магістральні волоки й дороги з поліпшеним покриттям, що зумовить підвищення швидкості їх руху, а відтак розв'язання завдань, пов'язаних з підвищенням навантаження на оператора та проблемою безпеки руху. Їх вирішення значною мірою залежить від поліпшення таких важливих експлуатаційних властивостей колісних лісотранспортних машин як курсова стійкість і керованість.
Високий рівень створюваних технічних засобів, скорочення термінів розроблення і освоєння, забезпечення ефективності використання тісно повґязані з розвитком методів їх проектування, розраховування і випробовування.
Тому актуальність задачі формування області проектних рішень колісних лісотранспортних систем (КЛТС) з урахуванням особливостей їх використання, що сприятиме поліпшенню експлуатаційних характеристик, а значить і продуктивності праці, цілком очевидна.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисер-тацію виконано за пріоритетним напрямом розвитку науки і техніки - 6: “Новітні технології та ресурсозберігаючі технології в енергетиці, промис-ловості та агропромисловому комплексі” і пріоритетним напрямом інно-ваційної діяльності в Україні - 8: “Машинобудування та приладобудування як основа високотехнологічного оновлення всіх галузей виробництва”. Дисертаційна робота узгоджується також з головними положеннями Державної програми “Ліси України” на 2002-2015 роки і відповідє пріоритетному науковому напрямку кафедри лісових машин та гідравліки. Дисертацію виконано у Національному лісотехнічному університеті України в межах науково-дослідних робіт: ДБ 32.27-92 “Розробка методичних основ для обгрунтування концепції і оптимізації параметрів колісних лісо-транспортних засобів багатоцільового призначення” (№ д. р. 0193U033940); ДБ 33.10-95 “Розробка ресурсоощадних і екологобезпечних технологій осво-єння лісових гірських територій з використанням перспективних лісотранс-портних засобів” (№ д. р. 0195U007030); ДБ 33.04-98 “Екологічні засади лісоексплуатації в гірських умовах” (№ д. р. 0198U002975); ГД 08.14-07-05 “Дослідження впливу гусеничних і колісних трелювальних тракторів на лісове середовище в гірських умовах Карпат“ (№ д. р. 0106U011051); ДБ 08.15-13-07 “Наукові засади формування системи екоощадних лісотранс-портних засобів” (№ д. р. 0106U012592).
Мета і завдання дослідження. Метою роботи є встановлення законо-мірностей зміни курсової стійкості та керованості залежно від експлуа-таційних факторів та конструктивних параметрів колісних лісотранспортних засобів із шарнірною рамою та розроблення рекомендацій, спрямованих на підвищення рівня їх експлуатаційної досконалості. Для досягнення постав-леної мети в роботі визначено такі головні завдання:
- проаналізувати і узагальнити наявні теоретичні дослідження з обґрунтування розрахункових моделей колісних машин і вибрати показники оцінки курсової стійкості та керованості колісних лісотранспортних машин із шарнірно-зчленованою рамою;
- розробити математичні моделі процесів курсового криволінійного руху колісних лісотранспортних машин із шарнірно-зчленованою рамою в реальних умовах експлуатування;
- теоретично дослідити курсову стійкість та керованість колісних лісотранспортних машин із шарнірно-зчленованою рамою;
- розробити методику експериментального дослідження та за резуль-татами експерименту оцінити курсову стійкість і керованість шарнірно з'єднаних лісотранспортних машин, а також оцінити достовірність розроб-лених математичних моделей;
- дати рекомендації щодо обґрунтування раціональних конструктивних параметрів колісних лісотранспортних машин із шарнірно-зчленованою рамою на стадії проектування, що позначаються на курсовій стійкості та керованості.
Об'єктом дослідження є процес транспортування деревини колісними лісотранспортними машинами із шарнірно-зчленованою рамою.
Предметом дослідження є закономірності, які характеризують зміну курсової стійкості та керованості колісних лісотранспортних засобів із шарнірною рамою залежно від експлуатаційних факторів та конструктивних параметрів.
Методи дослідження. В основу теоретичного дослідження покладено головні засади класичної механіки, теорії руху колісних машин, методів математичного моделювання та розв`язання систем нелінійних диферен-ціальних рівнянь. Натурні експерименти та їх аналіз виконували з викорис-танням методів планування експерименту та математичної статистики.
Наукова новизна отриманих результатів:
- уперше розроблено розрахункові математичні моделі курсового криволінійного руху узагальненої та типових колісних лісотранспортних машин із шарнірно-зчленованою рамою з урахуванням параметрів опорної поверхні лісових доріг, пакета деревини, характеристик відведення шин, кутових коливань мас системи у горизонтальній та вертикальній поперечній площинах;
- удосконалено методику експериментального дослідження курсової стійкості та керованості колісних лісотранспортних машин із шарнірно-зчленованою рамою, яка дає змогу виявити характер взаємозв'язків показників оцінки керованості та стійкості заданого напряму руху залежно від параметрів машини;
- встановлено статистичні значення параметрів плану і профілю лісових доріг як вихідні дані для математичного моделювання впливу дороги на транспортний засіб під час його руху, які є характерними для гірських умов експлуатування лісотранспортних машин;
- уперше встановлено закономірності зміни курсової стійкості та керованості залежно від експлуатаційних факторів та конструктивних параметрів колісних лісотранспортних машин із шарнірно-зчленованою рамою, що є підґрунтям для поліпшення їх експлуатаційної досконалості.
Практичне значення отриманих результатів. Розроблені методика і математичні моделі курсового криволінійного руху типових колісних лісотранспортних засобів із шарнірно-зчленованою рамою, прикладні прог-рами і результати дослідження, зокрема отримані експериментальні дані щодо повертальності таких машин, дають змогу на стадії проектування вибирати раціональні конструктивні параметри, що забезпечують керо-ваність і стійкість їх руху та зменшити трудомісткість науково-дослідних робіт.
Результати теоретичного та експериментального досліджень, отримані у дисертаційній роботі, а також практичні рекомендації щодо вдосконалю-вання конструкції колісних лісотранспортних засобів, передано конструк-торському бюро ВАТ “Харківський тракторний завод” для використання під час створювання нових колісних машин та впроваджено в навчальному процесі НЛТУ України на кафедрі лісових машин та гідравліки.
Рекомендації щодо загального компонування колісних лісотранспорт-них засобів, методика експериментального дослідження курсової стійкості і керованості й результати розрахунків, отримані з використанням математич-ної моделі та програми імітування курсового криволінійного руху і розрахо-вування показників оцінки стійкості заданого напряму руху використані на ТзОВ “НІВіТ” і КП “Ясень” під час проектування, виготовляння та випробування дослідного зразка колісного трелювального трактора класу тяги 9 кН.
Особистий внесок здобувача. Основні положення, висновки та рекомендації, що виносяться на захист, отримано автором самостійно [1-6, 11]. У наукових роботах, які опубліковані у співавторстві, здобувачеві належать: [7] - створення алгоритму програми імітації курсового криволіній-ного руху колісної лiсотранспортної системи; [8] - обґрунтування раціональ-ного компонування лісотранспортних машин на базі трактора Т-157; [9] - обґрунтування принципів функціонування узагальненої лісотранспортної системи; [10] - обґрунтування конструкційних параметрів перспективних лісотранспортних машин; [12] - обґрунтування параметрів загального компо-нування лісовозного автопотяга з метою забезпечення показників стійкості керування; [13, 14] - розроблення методики експериментального досліджен-ня прохідності трелювальних тракторів, та опрацювання його результатів.
Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати дисертаційної роботи доповідалися та обговорювалися на щорічних науково-технічних конференціях Національного лісотехнічного університету України (Львів, 1991-2008); семiнарі наукової ради АН УРСР з проблеми "Кiбернетика" на тему "Автоматизацiя дослiджень, проектування i конструювання лiсових та сiльськогосподарських машин" (Львів, 1991); міжнародних науково-практичних конференціях: “УкрСОФТ-94” (Львів, 1994), “Лісовий комплекс напередодні ХХІ століття: освіта, наука, виробництво” (Львів, 1999), “Лісова інженерія: техніка, технологія і довкілля” (Львів, 2004), “Проблеми технічного сервісу сільськогосподарської техніки” (Харків, 2004), “Наукові основи ведення сталого лісового господарства” (Івано-Франківськ, 2005), “Uїytkowanie maszyn leњnych - badania naukowe i dydaktyka” (Zakopane, 2006); наукових семінарах кафедри лісових машин і гідравліки НЛТУ України (Львів, 2005, 2008); розширеному засіданні кафедри лісових машин і гідравліки НЛТУ України (Львів, 2009).
Публікації. Основні результати дослідження подано в 14 публікаціях, з яких 11 статей - у наукових фахових виданнях України і 3 - у інших виданнях і матеріалах наукових конференцій.
Структура і обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, списку використаних джерел (165 найме-нувань) і 12 додатків. Обсяг роботи становить 141 сторінку, з яких 125 сторінок - основний текст, проілюстрований 46 рисунками та 7 таблицями.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обґрунтовано актуальність виконаної роботи, сформульовано мету і завдання дослідження, окреслено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів.
У першому розділі досліджено особливості руху колісних лісотранс-портних систем і встановлено конструктивні особливості, за якими ці системи відрізняються від транспортних засобів іншого призначення.
Аналіз літературних джерел показав, що на сьогодні найповніше вивче-но питання криволінійного руху автомобілів. Значний вклад для цього зроби-ли Е. А. Чудаков, Д. А. Антонов, А. І. Гришкевич, Я. Е. Фаробін, Я. Х. Закін, А. С. Літвінов, Я. М. Певзнер, І. С. Цітович та ін. Дослідженням динаміки криволінійного руху тракторних агрегатів та самохідних машин приділено увагу у роботах Е. Д. Львова, В. В. Гуськова, Ю. А. Брянського, Л. В. Гячева, П, М. Василенка, Г. А. Смірнова та ін. Фундаментальними роботами з теорії спеціальних лісових машин є праці Б. Г. Гастєва, А. В.Жукова, Н. І. Библюка, Г. М. Анісімова, Б. В. Білика, В. П. Немцова, В. М. Котікова, А. М. Кочнєва та ін. Окремі питання в цьому напрямі досліджували С. Г. Костогриз, Ю. Е. Рискін, Ю. І. Провоторов, А. І. Смєян, В. С. Тєхан, Д. В. Памфілов, В. Д. Валяжонков, В. А. Сіманович, О. А. Стиранівський та ін.
Результати досліджень цих учених сприяли значному поліпшенню технічного рівня машин та їх експлуатаційної ефективності. Однак у раніше виконаних дослідженнях руху колісних машин проблему курсової стійкості та керованості розглянуто лише для автомобілів і тракторів загального призначення, дорожньо-будівельних машин, лісовозних автопотягів і трелювальних тракторів. Практично відсутні дослідження процесу транс-портування деревини колісною лісотранспортною машиною із шарнірною рамою в навантаженому стані .
На підставі виконаного аналізу літературних джерел обґрунтовано та вибрано показники оцінки курсової стійкості й керованості КЛТС із шарнірною рамою та встановлено параметри, які на них впливають. Вибрано методи теоретичного та експериментального дослідження процесів їх руху. Установлено потребу та визначено завдання дослідження.
У другому розділі подано теоретичні дослідження криволінійного руху колісних лісотранспортних засобів із шарнірною рамою методами матема-тичного моделювання з подальшою реалізацією на ПК.
Для вивчення впливу конструктивних параметрів та експлуатаційних факторів на стійкість руху та керованість КЛТС у роботі розроблено математичні моделі курсового криволінійного руху узагальненої (рис. 1) та типових колісних лісотранспортних машин із шарнірно-зчленованою рамою (рис. 2) з урахуванням параметрів опорної поверхні лісових доріг, пакета де-ревини, характеристик відведення шин, гідравлічного механізму повертання, кутових коливань у горизонтальній та вертикальній поперечній площинах.
Розрахункова схема (рис. 1), еквівалентна лісотранспортній машині, що криволінійно рухається, складається з мас транспортних ланок: передньої mT1 i задньої mT2 секцій тягача із шарнірною рамою і розпуска mР (з момента-ми інерції відповідно JT1, JT2 та JР), зєднаних між собою керованими кіне-матичними звязками в точках О1 і О2, дискретних мас mcr (r=1,2) і mxj (j=1,2) пакета стовбурів з радіусами інерції відповідно сzcr та сzxj, зєднаних плоскими шарнірами із задньою секцією тягача і розпуском у точках О3 і О4. У шарнірних зєднаннях лісотранспортної системи діють поздовжні і поперечні сили: Fш і Yш - у шворневому зєднанні напіврам тягача; Fс і Yс - у тягово-зчіпному пристрої тягача; Fс1, Yс1, і Fс2, Yс2 - у шворневих зєднаннях пакета стовбурів відповідно з тягачем і розпуском. У шарнірному зєднанні тягача прикладено також пружні моменти, які обумовлені наявністю гідроприводу механізму складання - Mm і блокувального пристрою, розміще-ного у вертикальному шарнірі - Мш. На l-ні (ліві l=1, праві l=2) колеса k-ї (k = 1,2) осі діють колові сили Pкk1, сили опору рухові Pf1, бокові сили Ykl і моменти стабілізації Mkl. У центрі парусності тягача прикладена сила опору повітря PW, до мас передньої і задньої секцій тягача і розпуска - моменти опору повертанню МCT1, МCT2 і МСП, а до мас задньої секції тягача і розпуска - моменти тертя “коника” до “підконикової” рами МгТ і МгР. Попе-речні похили мас транспортних ланок обумовлені пружними властивостями шин та пакета стовбурів і моделюються пружинами з жорсткістю сш та коефіцієнтом опору kш для шин, сj та kj для пакета під час згинання і ск та kк для пакета під час скручування. Незалежними кординатами системи є поздовжні, поперечні та кутові переміщення в горизонтальній і поперечній площинах секцій тягача хT1, уT1, T1, T1, хT2, уT2, T2, T2, розпуска хP, уP, P, P, а також дискретних мас пакета стовбурів х j, у j, j, j.
Рис. 1. Розрахункова схема узагальненої колісної лісотранспортної машини із шарнірною рамою.
а
б
Рис. 2. Розрахункові схеми типових лісотранспортних машин: а - три-вісний сортиментовоз (форвардер); б - тягач + напівпричіп + пакет деревини.
Виводячи рівняння руху допустим, що залежність поперечної реакції в контакті колеса з дорогою має лінійних характер, а максимальне її значення обмежується зчепленням шини з дорогою, коливання транспортних ланок малі, а кути відведення в лівих і правих коліс однієї осі однакові.
З урахуванням конструктивних особливостей лісотранспортних машин, прийнятих допущень та відповідно до розроблених еквівалентних розра-хункових схем із застосуванням принципу Д'Аламбера, виведено рівняння руху досліджуваних лісотранспортних систем.
1. Рівняння переміщень звя'зків:
* бокові й поздовжні швидкості в точках з'єднання ланок між собою та пакетом стовбурів
=-=; =-=;
С =Т2 - (bT2+l1)Т2 - (hвT2 - hcT2)Т2 +T2=
=P + (l2+aP)P - (hвP - hвc)P;
=-; =-;
* поздовжні, бокові лінійні та поперечні кутові швидкості дискретних мас пакета стовбурів
=0.5(+);
j =(1 - лj)C1 + лj C2 +Xj + hвj Xj;
C1 =T2 + dТ2 - hвC1 T2 +T2гTX; (2)
C2 =P - eP - hвC2 P +PгXP;
j =(1 - лj)T2 + лj P +Xj;
* кути складання
=+; =-; =-; =-; (3)
* кути повороту поздовжньої осі j-ї дискретної маси пакета стовбурів у горизонтальній площині
=(-)/l0; =+; (4)
* кут між вектором швидкості і поздовжньою віссю попередньої секції тягача, кутовий прогин шин і кути відведення k-х осей
д0=-дy1; двшk=в0- вk;
дyk=k-(m+rkm)/m, m€T1, T2, P,
де в0 - поперечний ухил дороги; k - кут повороту k-ї осі; k=Sk/Rm; де Sk - відстань від k-ї осі до точки перетину поздовжньої осі ланки з перпендику-ляром, опущеним до неї з миттєвого центра кривизни траєкторії ланки; Rm - радіус повороту ланки (відстань від миттєвого центра кривизни траєкторії до
поздовжньої осі ланки); rk=(am-ak), де ak - відстань від k-ї до передньої осі.
2. Рівняння руху
* уздовж поздовжньої осі
mT1T1 - mT1 hбТ1T1+PW -Fш +Pk1-Pf1 = 0;
mT2T2 - mT2 hбТ2T2 +Fш+Yш гш+FC +FC1 +
+YC1 гTX +Pk1 -Pf1 = 0;
mPP - mP hбPP-FC +YC гTP +FC2 -YC2 гXP -Pjk = 0;
mXjj -FCr = 0;
* у горизонтальній площині
mT1T1 - mT1 hвТ1T1+PW дo+Yш-Y1 = 0;
JT1T1 +PWдoao - lT1Yш- aTY1 -M1 +MСT1 -Mгш = 0;
mT2T2 - mT2 hвТ2T2 -Yш-Fшгш+YC +YC1 -FC1 гTX -Y2 = 0;
JT2T2 -lT2(Yш-Fшгш)- (bT +l1)YC+c(YC1 -FC1гT1 ) +
+bTY2 -M2 -MСT2 +Mгш = 0;
mPP - mP hвPP -YC -FC гTP +YC2 +FC2 гXP -(Yk -Pfk k)= 0;
JPP -(lT2+aP)(YC -FC гTP)- e(YC2+FC2 гXP) -
-(rkYk - ck Pfkk-Mk)+MСП +MгР = 0;
mXjj +mCr(Cr- hCrCr)-YCr = 0;
mXj(+) j +mCr(+)X -mXjhвj( j +gвj)хj-
-YC1 хC1 +YC2 хC2= 0;
mXjj +(cjнyXн+kjнXн)= 0;
mXj(+) j -mXjhвj( j +gвj)хj +хjн(cjн yXн+kjнXн)= 0;
* у вертикальній поперечній площині
- mT1hвТ1(T1 + gвT1)+PWдohвТ1+Mвш-Mв1 -Y1rд1 = 0;
- mT2hвТ2(T2 + gвT2)-gmC1hвC1вT2 -Mвш+
+YC hвC+YC1hвC1 -Mв2 -Y2rд2 = 0; (8)
mPhвP(P + gвP)-gmC2hвC2вP -YC hвC+YC2hвC2 -Mвk = 0;
- mXjhвj(j + gв j)+Mkj -Mk(j+1) = 0.
Тут Mkj=ckj(вk(j-1)-вkj); де ckj - коефіцієнт жорсткості пакета стовбурів під час закручування; j - відстань від k-ї маси до центра ваги пакету, j=-sj; C1=-a0; C2=-a0-l0; , a0, l0 - абсциса центра ваги, переднє звисання і відстань між опорами пакета стовбурів; sj - відстань від комлевого перерізу до j-ї маси моделі пакета стовбурів. Інші позначення геометричних параметрів системи подано на рис. 1.
Якщо як поворотний пристрій застосовують хрещате канатне з'єд-нання, то у рівнянні швидкості переміщування зв'язків C і руху розпуска потрібно замість гТР підставити (гТ -гР)/(1+in), а складову Pfkk прирівняти до нуля (де in - передатне число хрещатого зв'язку).
Рівняння переміщень зв'язків і руху для розрахункових схем типових лісотранспортних машин (рис. 2) наведено у дисертаційній роботі.
Отримані рівняння руху розв'язано на ЕОМ методом Адамса, для чого розроблено алгоритм і спеціальну програму з використанням Delphi. Як збурювальні впливи використано випадкові мікропрофілі лісових доріг та закони зміни кута складання напіврам у вигляді гш=f(t) залежно від виконуваного маневру («входження у коло», «вихід з кола» чи «змінювання смуги руху»).
У третьому розділі розглянуто методику експериментального дослід-ження курсової стійкості та керованості колісних лісотранспортних машин із шарнірною рамою.
Об'єктами експериментального дослідження слугували створені у виробничих умовах дві лісотранспортні машини на базі колісного лісопро-мислового трактора ЛТ-157 для перевезення деревини у повністю заванта-женому стані та сам трактор ЛТ-157. Перший етап дослідження керованості та стійкості руху (для трактора ЛТ-157) виконано у виробничих умовах Страдчівського навчально-виробничого лісокомбінату НЛТУ України на лісових дорогах, стан яких можна віднести до типових для рівнинних умов України. Другий і третій етапи дослідження (для сортиментовозів на базі трактора ЛТ-157) здійснено з різницею в один рік у виробничих умовах Ворохтянського лісокомбінату, які є характерними для гірських умов експлуатації лісотранспортних машин.
Експериментальні дослідження виконано для перевірки адекватності розроблених математичних моделей криволінійного руху КЛТС реальним динамічним системам, визначення рівня лінійних та кутових коливань машин, дослідження впливу конструктивних та експлуатаційних факторів КЛТС із шарнірною рамою на їх курсову стійкість і керованість.
Щоб вирішити поставлені завдання, під час випробувань заміряли й реєстрували такі параметри: кути відведення переднього і заднього мостів тягача, кут складання напіврам, кут повороту керма, пройдений шлях, кутові швидкості повертання передньої та задньої напіврам, бокові та поздовжні пришвидшення передньої та задньої напіврам, тривалість перебігу процесів руху. Перераховані параметри вимірювали за допомогою спеціально створеного комплексу електровимірювальної апаратури з використанням авіаційних гіроскопічних і потенціометричних давачів-перетворювачів. Експериментові передувало багатофакторне планування.
На підставі замірів та опрацювання проектів гірських лісових доріг установлено усереднені параметри їх профілю і плану як вихідні дані для моделювання впливу дороги на транспортний засіб під час його руху.
Результати експерименту опрацьовано на ЕОМ з використанням методів математичної статистики та теорії випадкових функцій. Результати натурних експериментів підтвердили адекватність математичних моделей реальним динамічним процесам, а розроблені на підставі їх аналізу висновки і рекомендації наведено у загальних висновках.
У четвертому розділі проаналізовано значущість факторів, які впли-вають на керованість і стійкість руху КЛТС, подано результати експери-ментальних і теоретичних досліджень керованості та стійкості руху колісних лісотранспортних засобів із шарнірною рамою, а також обгрунтування їх раціональних конструктивних параметрів.
Установлено, що найінформативнішим режимом для отримання максимальної кількості чисельних оцінок керованості є режим “входження в коло”, під час якого вивчаються реакції машини на різке повертання керма.
Керованість різних за складом лісотранспортних машин оцінено повер-тальністю Дд і чутливістю машини до керувальної дії мсТ (рис. 3). За резуль-татами аналізу виконаних експериментів та суб'єктивними оцінками опера-тора можна стверджувати, що найкращі показники з точки зору керованості має двовісний тягач і найгірші - двовісний тягач з розпуском і пакетом деревини. Пояснюється це значним розвантаженням переднього моста. Збільшення швидкості руху від 2 до 6 м/с зумовлює зростання повер-тальності машин у 2-3 рази і чутливості до керувальних впливів на 7-10 %.
а б
Рис. 3. Статичні характеристики керованості лісотранспортних машин із шарнірною рамою: а - повертальність Дд; б - чутливість до керувальної дії мст; 1 - двовісний тягач з розпуском і пакетом стовбурів; 2 - двовісний тягач з напівпричепом і пакетом сортиментів; 3 - двовісний тягач.
Стійкість руху лісотранспортних машин оцінено коефіцієнтом віднос-ного видовження шляху КВ під час переїзду поодинокої порогової нерівності (рис. 4), середньоквадратичними боковими пришвидшеннями і середніми швидкостями бокового зміщення передньої напіврами тягача у криволінійному русі (рис. 5), середніми швидкостями бокового зміщення і кутовими швидкостями повертання передньої напіврами тягача під час переїзду порогової нерівності та руху лісовими дорогами (рис. 6).
За результатами дослідження (див. рис. 4, а), можна зробити висновок про неоднозначність впливу на КВ швидкості руху досліджуваних машин. Це обумовлено значним зростанням частоти коливальних процесів зі збільшен-ням швидкості руху. Зниження тиску повітря в шинах сприяє зменшенню КВ, що пояснюється зменшенням впливу нерівностей на транспортну систему завдяки поліпшенню демпфувальних властивостей шин і гасінню ними частини енергії бокових коливань (див. рис. 4. б). Істотно позначається на величині КВ і стан опорної поверхні. Так, на вологій ґрунтовій поверхні значення КВ для всіх досліджуваних КЛТС збільшувалося на 3-6 %.
а б
Рис. 4. Залежність коефіцієнта відносного видовження шляху від швидкості поступального руху (а) і тиску повітря в шинах (б) під час переїзду поодинокої порогової нерівності (hн=0,10 м, кермо нерухоме): - сортиментовоз з напівпричепом; 1 - mп=6000 кг; 2 - mп=2500 кг; 3 і 4 - mп=0 кг.
Подобные документы
Загальне призначення та технічні характеристики ВАЗ-2106. Визначення ефективної потужності двигуна, передаточних чисел трансмісії, показників тягово-швидкісних властивостей машини. Розрахунок стійкості, керованості і паливної економічності автомобіля.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 15.06.2014Аналіз температурного режиму та деформацій барабанного гальмівного механізму колісних дорожніх машин методом скінченних елементів та програмного комплексу Ansys. Розробка конструкції давача для діагностування температурного режиму фрикційної накладки.
магистерская работа [5,2 M], добавлен 08.06.2014Аналіз показників роботи тягового рухомого складу в депо. Організація ремонту колісних пар. Опис нових технологій їх відновлення. Контроль твердості бандажів. Характеристики гребнезмащувачів і рейкозмащувачів. Діагностування колісно-редукторних блоків.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 16.12.2013Аналіз показників роботи тягового рухомого складу в депо. Сучасні методи ремонту колісних пар і деякі методи їх контролю і ремонту. Розрахунки та оцінка економічної ефективності, екологічні питання і особливості охорони праці при ремонті екіпажу ТРС.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 16.12.2013Дорожній рух як сукупність суспільних відносин, що виникають у процесі переміщення людей і вантажів за допомогою транспортних засобів або без таких у межах доріг, визначення його характеристик. Удосконалення методів руху різних видів транспорту в містах.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 20.03.2014Основні алгоритми пошуку траєкторії руху для транспортної системи. Аналіз основних методів автоматизованого керування транспортною системою з урахуванням динамічної зміни навколишнього середовища. Шляхи покращення методів пошуку траєкторії руху.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 22.06.2012Розрахунки кріплення палубного вантажу, розривної стійкості найтових та місцевої стійкості верхній палуби. Швидкість руху судна при буксируванні іншого судна і міцність буксирувальної лінії. Вибір способів та розрахунок сили для знімання судна з мілини.
курсовая работа [121,8 K], добавлен 04.09.2009Опис фізичних явищ, що впливають на рух поїзда. Дефекти осей колісних пар. Оцінка пропускної спроможності залізничної ділянки. Динаміка гальмування потягу. Розробка узагальненої математичної моделі просторових коливань вантажного шестиосьового тепловоза.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 07.06.2009Визначення альтернативних транспортних засобів транспорту для виконання обсягу перевезень за маршрутом руху, витрат часу на рух по елементах траси для кожного з альтернативних транспортних засобів. Вибір підходящого засобу з групи альтернативних.
курсовая работа [189,1 K], добавлен 18.06.2009Розрахунок та побудова зовнішньої швидкісної характеристики двигуна, тягової характеристики та динамічного паспорту скрепера. Визначення параметрів руху машини за допомогою паспорта, показників стійкості машини, незанесення при русі по схилу й у повороті.
курсовая работа [127,6 K], добавлен 22.09.2011
