Аналіз роботи та принцип формування структури проектування машин для освоєння гірських лісів Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Науковий вкчшк, 2006, вип. 16.5

2. Л1СОЕКСПЛУАТАЩЯ

УДК 634.0.305 Проф. М.П. Мартинщв, д-р техн. наук; доц. Й.С. Бадера,

канд. техн. наук; тж. О. Т. Ковальчик - НЛТУ Украти

АНАЛ1З РОБОТИ ТА ПРИНЦИП ФОРМУВАННЯ СТРУКТУРИ ПРОЕКТУВАННЯ МАШИН ДЛЯ ОСВОСННЯ Г1РСЬКИХ Л1С1В

Виконано аналiз роботи лiсових машин при освоенш гiрських лiсiв, на 0CH0Bi якого запропоновано для розробки структурно-компонованих схем та функцюналь-них моделей, використовувати критерп функщонально'1 загальностi та структурно! збiжностi.

Prof. M.P. Martynciv; doc. Yo.S. Badera; engin. O.T. Kovalchyk-NFWTUof Ukraine

Analysis of work and principle of forming of structure of planning of machines for mastering of mountain woods

The analysis of work of forest machines is executed at mastering of mountain forests, on the basis of which it is offered for development structurally - the arranged charts and functional models, to use the criteria of functional generality and structural likeness.

Для освоения прських лшв використовують систему машин та меха-шзм1в, що мають р1зш принципи роботи, масу, продуктившсть та виконують р1зномаштш функцн, але пов'язаш м1ж собою технолопчним процесом. Таю машини використовуються для освоення люосж з р1зним типом деревостану, рельефом, запасом деревини, площею та ш. Тому параметри машин повинш дозволяти реашзувати р1зн1 технолопчш схеми освоення люосж [1, 2].

Експлуатацшна ефектившсть люових машин залежить вщ структурно-конструктивно! досконалост та р1вня гнучкост функцюнальних вузл1в i значною мiрою визначаеться способами генерування робочих оргашв залеж-но вiд умов роботи, схемою !х компоновки та взаемодн iз предметом працi (деревом).

Основою проектування систем машин е аналiз !х роботи, тобто визна-чення вихiдних параметрiв при заданих внутрiшнiх i зовнiшнiх параметрах. Основним видом одноварiантного аналiзу роботи системи машин е аналiз пе-рехiдних динамiчних процеЫв [3, 4].

2. Лiсоексплуатацiя

59

Для анашзу структурно-компонувальних схем рiзних типiв люових машин в умовах невизначеностi структури, конструктивних та режимних па-раметрiв типових моделей функцiональних модулiв можна запропонувати критерп функщонально! загальностi Кфз та структурно! збiжностi Ксз .

Кiлькiсна оцiнка критерив функцiональних модулiв здшснюеться шляхом аналiзу умовних кодiв формалiзованого опису !х структурно! моделi за основними функцiональними та конструктивними показниками.

Критерш загальностi Кфз структурно-компонувальних схем двох ти-

пiв люових машин можна визначити з залежностг

к _ л+7л* _ 27В _ 27л (1)

фз~ ТА+1* _ 1+7В _ ТА+1*, ()

де: 7* - кшьюсть функцiональних модулiв у множинi 7л, зв'язаних з фун-

кщональними модулями множини 1В ; 1В - кшьюсть функцiональних моду-

лiв у множинi 1В , зв'язаних з функщональними модулями множини 7А .

За величиною критерш загальност можна робити висновок про рь вень структурно! близькост функцiональних модулiв структурно-компону-вальних схем.

Для iдентичних модулiв - Кфз _ 1; для прототитв 0,7 < Кфз < 1.0; при аналогiчних функцiональних модулях 0,5 < Кфз < 0,7; в шших випадках Кфз _ 0.

Критерш Ксз. характеризуе близькiсть функцiональних модулiв за упорядкованим набором конструктивно-технолопчних ознак.

Для визначення критерш збiжностi Ксз структурно-компонувальних схем, вони описуються орiентованим графом G(M, 5), який складаеться iз множини вершин М (модулiв) та ребер 5 (зв'язюв).

Аналiз графових моделей структурно-компонувальних схем люових машин здшснюеться шляхом представлення !х у виглядi матрицi сумiжностi.

гч _

щ п • п, побудовано! за умовою: эшини х.тах, графа. з'р.днанг пебпом;

(2)

Я _

1, якщо вершини Х{ та Хщ графа, з'еднан1 ребром

0, в ¡нших випадках.

Структурно-компонувальш схеми люових машин можуть бути вщне-сенi до об'ектiв, для яких критерш Ксз. задаеться функцiею збiжностi ФМ i визначаеться з залежност [3, 4]:

Ксз. _ / (ФМ,, ФМк ) _ 7-а-V, (3)

(а + Ь + с)

де а, Ь, с - коефщенти сумiжностi.

Коефiцiенти сумiжностi за аналогiею з евклiдовою метрикою [4] визначаеться залежностями:

а _^ХуХк]; Ь _^Ху (1 - Хк]); с _^Хк] (1 - Х1}), (4)

]_1 ]_1 ]_1

60

Збiрник науково-техшчних праць

Науковий вкник, 2006, вип. 16.5

де: п - розмiрнiсть матриць сумiжностi; , ■ = 1,т - значення кiлькiсно ви-

мiрювальних показникiв елемента ФМк; та Хк* е значення елементiв А1*

матрицi А та В^* матриц В.

Вибiр рацiональних техшчних рiшень iз конструктивних схем вузлiв iснуючих лiсових машин для розробки базових моделей функцюнальних мо-дулiв за критерiями Кфз та Ксз. прошюстровано на рис. 1. Залежно вщ облас-

тi, обмежено! значеннями критерив Кфз та Ксз розробка функцюнальних мо-

дулiв може базуватися на структурно-конструктивних схемах лiсових машин, що реалiзують: I - декiлька титв технологiчних схем; II - одну технолопчну схему лiсозаготiвель; Ш - немае конструктивно! бази.

К

Ф .3 ,

1.0 дм оА

:Л

ш

/ / III

// ,Г г 11

Рис. 1. Схема модульного проектування л^ових машин за критерiями Кфз та Ксз функцюнальних модулiв

К

С .3 .

0.2 ОМ. 0.6 ОД 1.0 Розробка структури, конструктивно! схеми та визначення конструктивних i режимних параметрiв базових моделей машин для освоення прських ль Ыв основуеться на розрахункових моделях механiзмiв звалювання дерев, об-рiзки гiлок, пiдтрелювання, трелювання, розкряжування, навантаження, а та-кож частково! переробки низькояюсно! деревини, як включають два взаемо-пов,язанi етапи: визначення зусиль, що ддать на елементи механiзмiв при не-безпечних режимах роботи та обгрунтування основних параметрiв механiзмiв.

Рух транспортних машин та механiзмiв доцiльно описувати рiвнянням Лагранжа другого роду, яке можна представити у вигляд^ [5]:

Ж

ГдТЛ

дд

дТ дП „ —+—=^

■ У

(( =1,4)

(5)

дд■ дд ■

де: Т, П, Ф - кшетична, потенцiальна енерги системи та дисипативна функцiя Рилея; д* - узагальнена координата; Я* - узагальнена зовнiшня сила.

За узагальнеш координати приймають кути закручування обертових мас, та координати осей у напрямку яких вантаж рухаеться поступально. Кь нетичну енергда системи записуемо у виглядг

Т = -

2

1 ( п

г =1

№

+ 1т

■=1

(6)

2. Лкоексплуатащя

61

де: J - момент шерци мас, що здiйснюють обертовий рух; a>i - KyTOBi швид-кост вiдповiдних мас; mj - маси вантажiв, що здшснюють поступальний рух; Uj - лшшт швидкостi вiдповiдних мас.

Потенщальна енергiя системи мае вигляд:

де: Ci; Cj - жорсткост вiдповiдних елементiв; щ - кути закручування; rj -радiуси обертання; Xj - координати лiнiйних перемiщень мас.

Дисипативна функцiя Рилея та узагальнена зовнiшня сила визна-чаеться для конкретних механiзмiв, як зведенi до розрахункових схем, i умов 1х роботи. На основi аналiзу отриманих аналiтичних залежностей обгрунтову-ють основнi параметри лiсових машин.

1. Шкчря Т.М. Технолопя i машини люоачних робт - Льв1в: Тр1ада-плюс, 2003. -

352 с.

2. Адамовський М.Г., Мартинц1в М.П., Бадера Й.С. Пщвюш канатнi люотранспортш системи - К.: 1ЗМН, 1997. - 156 с.

3. Кузнецов Ю.М., Лущв 1.В., Дубиняк С.А. Теорiя технiчних систем. - Ктв-Терно-пiль: 1ЗМН, Нац. техн. ушверситет Укра1ни "КП1", 1998. - 310 с.

4. Лютий С.М., Мартинщв М.П., Тисовський Л.О. Елементи теорп технiчних систем. - Львiв: УкрДЛТУ, 2003. - 181 с.

5. Вейц В.Л., Кочура А.Е., Мартыненко А.М. Динамические расчеты приводов машин. - Л.: Машиностроение, 1971. - 353 с.

УДК 630.3.075.8 Доц. Й. С. Бадера, канд. техн. наук - НЛТУ Украты

ТЕОРЕТИЧН1 ОСНОВИ ВИБОРУ СИСТЕМИ МАШИН ДЛЯ

Запропоновано схеми систем машин для люоачних робгг i методику аналiзу 1х роботи та оптимiзацii конструктивних, силових i експлуатацшних параметрiв.

Doc. Yo.S. Badera - NUFWT of Ukraine

Theoretical bases of choice of the system of machines for mastering of mountain forests

The charts of the systems of machines are offered for cutting areas works and method of analysis of their work and optimization of structural, power and operating parameters.

За останш десятирiччя в прських люозаго^вельних районах вщбува-ються значш змши в техшчному оснащенш люозаго^вельних шдприемств i технологii лiсосiчних робгг. Шдвишуються загальнi вимоги до охорони нав-колишнього середовища, лiсозаготiвельнi вимоги до збереження тдросту та трунив, рГзко зменшуються можливост використання суцшьних рубань. Прсью люи мають важливе значення: джерело цшно1 деревини для рГзних га-лузей народного господарства та еколого-регулювальний фактор. Тому осво-

62 Збiрник науково-технiчних праць

(7)

Лггература

освоення гтрських лтств