CC BY
8
вимоги щодо розроблення нових конструкцiй пневматичного шструменту на основ1 базових моделей.
Табл. Результати експериментальних до^джень щодо визначення енерги
удару скобозабивного пневмомстолета ПМ С1Т-3-14
№ з/п зам1р1в Глибина занурення скоби, мм Час занурення скоби, 10-3 с Енерпя удару, Дж
1 13,3 1,45 5,048
2 12,8 1,39 5,088
3 13,2 1,48 4,802
4 13,0 1,44 4,890
5 13,0 1,43 4,959
6 13,3 1,46 4,950
7 13,1 1,40 4,897
Лггература
1. Дослщити, розробити та виготовити конструктивы елементи скобозабивних пневмо-пiстолетiв для вiдновлення i покращення !х експлуатацiйних показниюв. Зв^ з НДР/УкрНД1 "Ресурс". - Тема № 262 д - 04. - К, 2005. - 55 с.
2. Стефановський В.Х. "Об определении энергетических показателей инструмента ударного действия" // Основные направления научно-технического прогресса в деревообрабатывающей промышленности : матер. XVII научн.-техн. конф. - К. : Изд-во "Наука", 1989. - С. 36.
УДК 630*377.4 Ст. викл. М.1. Герис -НЛТУ Украши, м. ЛьвЬв
АНАЛ1З ЗНАЧУЩОСТ1 ФАКТОР1В, ЯК1 ВПЛИВАЮТЬ НА КЕРОВАН1СТЬ I КУРСОВУ СТ1ЙК1СТЬ КОЛ1СНИХ Л1СОТРАНСПОРТНИХ МАШИН
Дослщження присвячене виявленню впливу параметр1в компонування, техшч-них параметр1в (тиску пов1тря в шинах) та експлуатацшних фактор1в (вагового стану i швидкост руху) на курсову стшюсть i керовашсть руху колюних люотранспортних машин. Отримаш залежностi дають змогу з достатньою для практики точнiстю виз-начити вплив конструктивних параметрiв машин та експлуатацшних факторiв на 1х-ню керованiсть i стiйкiсть та ощнити конструктивнi схеми колiсних лiсотранспор-тних машин.
Ключов1 слова: колiсна лiсотранспортна машина, керовашсть i стiйкiсть руху.
Senior lecturer M.I. Herys - NUFWT of Ukraine, L'viv
Analysis of meaningfulness of factors which influence, on the course
firmness and dirigibility of the wheeled wood transport means
The research is devoted to the exposure of influencing of arrangement parameters, technical parameters (pressure of air in tires) and operational factors (weight and speed) on the course firmness and dirigibility of the wheeled wood transport means. The got dependences enable to define influence of structural parameters of machines and operating factors on their dirigibility and firmness and estimate the structural charts of the wheeled lisotransportnikh machines with sufficient for practice exactness.
Keywords: wheeled timber machine, curvilinear motion controllability and stability.
Експлуатацшна досконалють люотранспортно! машини значною мь рою визначаеться вдалим вибором параметр1в 11 загального компонування, конструктивних параметр1в та режим1в експлуатаци. Тому дослщження, при-
свячен1 виявленню впливу конструктивних параметр1в та експлуатацшних фактор1в на стшюсть руху 1 керовашсть колюних люотранспортних засоб1в з шаршрною рамою, сприятимуть виршенню питань, пов'язаних 1з зменшен-ням навантажень на оператора та безпекою руху, а також шдвищенню про-дуктивност пращ.
Колюна люотранспортна машина (КЛТМ) е складною динам1чною системою 1 И вихщт характеристики перебувають у взаемозв'язку з цшою низкою фактор1в та випадкових збурень. Тому експериментальш дослщження керованост 1 стшкосл руху КЛТМ здшснювали 1з використанням багатофак-торного планування експерименту, який грунтуеться на упорядкованому пла-ш розташування експериментальних точок [1].
В основу опрацювання результат1в експериментальних дослщжень покладено регресшний анал1з. Регресшш математичш модел1 (залежност ви-хщного параметра - вщклику вщ вхщних параметр1в-фактор1в) у вигляд1 У=/ (Х1, Х2, ...Хм) для Аг-фактор1в отримаш за допомогою метод1в математично! статистики [1]. Для отримання математичних моделей у робот застосовано В-плани, як дають змогу побудувати модел1 2-го порядку та забезпечують найменшу дисперсда коефщенпв регреси.
На тдсташ анал1зу фактор1в, як впливають на стшюсть заданого нап-ряму руху КЛТМ, та з урахуванням вимог, що ставляться до змшюваних величин [2] 1 можливостей експериментатора, як дослщжуваш фактори були вибраш: Х\ - швидюсть поступального руху, Х2 - тиск пов1тря в шинах, Х3 -маса вантажу. Р1вт фактор1в вибирали на тдсташ анал1зу апрюрно! шформа-ци з урахуванням техшчних характеристик тягача \ причшних ланок.
1ншою важливою задачею тд час планування експерименту е виб1р функци вщклику. Враховуючи, що зовтшт збурення на колюну люотранс-портну машину мають випадковий характер, об'ективним критер1ем оцшки може слугувати тшьки вщповщний 1мов1ртсний показник. Виходячи з цього, як функци вщклику шд час дослщження стшкосп заданого напряму руху ко-люних люотранспортних машин були вибраш:
• середня швидюсть бокового змщення передньо! секцп (натврами) тягача у т1;
• середньоквадратичне лтшие поперечне пришвидшення передньо! секцп тягача у у Т1;
• середньоквадратична кутова швидюсть повороту передньо! секцп тягача уг Т1.
Вщповщно до поставлених задач експериментальних дослщжень було заплановано \ виконано три повнофакторних експерименти типу В3 \ В2.
Перев1рку вщтворюваност результат1в дослщв (однорщност диспер-сш дослщв) здшснювали за С-критер1ем Кохрена, а адекватност математич-но! (регресшно!) модел1 результатам експериментальних дослщжень - за ^Р-критер1ем Фшера [1].
Результатом опрацювання експериментального матер1алу дослщжень власно! стшкосп руху колюних люотранспортних машин нер1вностями люо-вих дор1г е отримання математичних моделей у вигляд1 полшома 2-го порядку, що адекватно описують вплив дослщжуваних фактор1в на оцшковий показник стшкосп угт1:
• для КЛТМ у склад1 "тягач + натвпричш + пакет деревини"
У =0,019 + 0,0063-Х; - 0,0035-Х2 + 0,0055-Х3 - 0,0041-ХХ + 0,0028-ХХ -
- 0,0035-ХХ + 0,0085- Х2 + 0,009- Х22 - 0,0025- X]; (1)
• для КЛТМ у склад1 "тягач + причш-розпуск + пакет натвстовбур1в"
У =0,0226 + 0,0061-Х; - 0,0036-Х2 + 0,0085-Х3 - 0,0035-Х;Х2 + 0,0021-ХХ -
- 0,0029-ХХ + 0,0084- X} + 0,0009- Х| - 0,0009- Х23 ; (2)
• для трактора ЛТ-157
У =0,0176 + 0,0087-Х1 - 0,0032-Х2 + 0,0006-ХХ - 0,0028-X} + 0,0038-Х|. (3)
1нтерпретацшний анал1з отриманих математичних моделей (1-3) дав тдставу зробити висновок, що найбшьший вплив на власну стшюсть руху КЛТМ у склад1 "тягач + нашвпричш + пакет деревини" та трактора ЛТ-157 1з дослщжуваних фактор1в створюе швидюсть руху (ХД Знак "+" перед коефь щентами вказуе на те, що з1 збшьшенням швидкост власна стшюсть руху КЛТМ попршуеться. Для КЛТМ у склад1 "тягач + причш-розпуск + пакет на-швстовбур1в" визначальним фактором е маса пакету деревини (Х3), збшьшен-ня яко! також призводить до попршення власно! стшкоси руху. Пояснюеться це тим, що з1 збшьшенням маси пакету деревини зростають його вертикальш та боков1 коливання, яю передаються на тягач.
Тиск повггря в шинах (Х2) у вибраному штервал1 його змши наймен-шою м1рою впливае на стшюсть руху дослщжуваних КЛТМ, осюльки лшшш коефщ1енти перед цим фактором е найменшими. Знак " - " перед коефь щентами вказуе на те, що з1 збшьшенням тиску власна стшюсть руху КЛТМ покращуеться.
Анал1зуючи парш взаемоди дослщжуваних фактор1в, можна зробити висновок, що визначальною 1з них е Х\Х2. Знак " - " перед коефщентами вказуе на те, що як одночасне зменшення цих фактор1в, так { !х одночасне збшь-шення призводитиме до збшьшення функцп вщклику.
Таким чином, штерпретацшний анал1з отриманих математичних моделей (1-3) дав змогу зробити висновок, що основними шляхами покращення власно! стшкост руху дослщжуваних колюних люотранспортних машин за незмшно! експлуатацшно! швидкост руху е збшьшення тиску повггря у шинах та зменшення штенсивносл коливань пакету деревини.
Становить штерес також р1вняння регресп для натуральних значень фактор1в, яке дае змогу визначити числов1 значення функци вщклику залеж-но вщ конкретних значень дослщжуваних фактор1в:
для КЛТМ у склад1 "тягач + нашвпричш + пакет деревини"
угТ1=0,0362-0,0079-у0 + 0,0524-рк - 0,08-тп - 0,0484-у0рк -
- 0,0001-рктп + 0,0022-у02 + 0,4318-рк2; (4)
для КЛТМ у склад1 "тягач + причш-розпуск + пакет натвстовбур1в" угТ1 =0,0412 - 0,0077-у0 - 0,0196-рк - 0,0333-тп - 0,0438-у0рк +
+ 0,0021 V + 0,5495-рк2; (5)
для трактора ЛТ-157
угт1=0,0613 + 0,0093-у0 - 0,8042-рк + 0,0062-у0рк - 0,0007-у02 + 2,1875-рк2. (6)
Окр1м розглянутих математичних моделей, що адекватно описують вплив дослщжуваних фактор1в на середньоквадратичну кутову швидюсть по-
вороту передньо! секци тягача уг Т1, було отримано також ряд математичних моделей у виглядi полiнома 2-го порядку, що адекватно описують вплив дос-лiджуваних факторiв на ощнт показники стiйкостi руху - середню швид-кiсть бокового змiщення передньо! секци (нашврами) тягача у т1 i середньок-вадратичне лiнiйне поперечне пришвидшення передньо! секцi! тягача ууТ1 та побудовано рiвняння регресi!, що пов'язують розглядуванi функцi! вiдклику з натуральними значеннями дослiджуваних факторiв.
Тому що для перших двох титв КЛТМ число змшюваних факторiв, як входять у рiвняння, бiльше двох, то графiчне зображення поверхнi вщклику, яка матиме вигляд гiперплощини, е неможливим. Графiчне зображення дво-факторних залежностей оцiнних показниюв стiйкостi заданого напряму руху за фжсованих значень на середньому рiвнi третього фактора подано на рис. 1.
Рис. 1. Залежшсть середньоквадратичноХ кутовоХ швидкостi повороту (а) i се-редньоквадратичних лшшних поперечних пришвидшень (б) передньоХ секци тягача для КЛТМ у складi "тягач + натвпричш + пакет деревини " вiд маси пакету
деревини та швидкостiруху (рк=0,16 МПа)
Результатом опрацювання експериментального матерiалу дослщжень керованост колюних лiсотранспортних машин пiд час руху нерiвностями ль сових дор^ е отримання математичних моделей у виглядi полiнома 2-го порядку, що адекватно описують вплив дослщжуваних факторiв на показники, якi характеризують керованiсть КЛТМ i завантаженiсть роботи водiя:
• середньоквадратичне в1дхилення кута складання натврам тягача угш :
• для КЛТМ у склад1 "тягач + натвпричш + пакет деревини"
У =0,0157 + 0,0019-Х7 - 0,0015X2 + 0,0029-Х3 - 0,0008-Х;Х2 + 0,0012-ХХ -- 0,0012Х2Х3 + 0,0009-X} + 0,0016-Х22 - 0,0029-X}; (7)
• для КЛТМ у склад1 "тягач + причш-розпуск + пакет натвстовбур1в"
У =0,019 + 0,0036-Х; - 0,0013 -Х2 + 0,0025-Х3 - 0,0013-Х;Х2 + 0,0017-ХХ +
+ 0,0023-Х2Х3 + 0,003- Х2 + 0,0023- Х| - 0,005- Х|; (8)
• для трактора ЛТ-157
1 лап ^2 - 0,0012-ХХ2
У =0,0118 + 0,002-Х; - 0,0017-Х2 - 0,0012-ХХ - 0,0022-Х2 - 0,0012-X]; (9)
• середньоквадратичне в1дхилення кута повороту керма угк:
• для КЛТС у склад1 "тягач + натвпричш + пакет деревини"
У =0,628 - 0,0326-Х; - 0,0372-Х2 + 0,038-Х3 - 0,02-ХХ - 0,0083-ХХ +
У =0,583 - 0,079X - 0,0458X2 + 0,0094-ХХ + 0,0536-X2 + 0,0049-X]. (12)
+ 0,009ХХз + 0,0342- Х2 + 0,0237- Х| - 0,0292- Х2; (10)
• для КЛТС у складi "тягач + причш-розпуск + пакет напiвстовбурiв" У =0,667 - 0,0595-Х - 0,0604X2 + 0,054-Х3 - 0,0184-ХХ - 0,0217-ХХ -
- 0,0431-ХХ3 + 0,0344- X? + 0,0317- Х22 + 0,0157- Х|; (11)
• для трактора ЛТ-157
Л/1со \2 + 0,0094-Х^Х
Проводячи штерпретацшний анал1з отриманих математичних моделей (7-12), можна зауважити, що найбшьший вплив на керовашсть КЛТМ ство-рюе швидюсть руху (ХД характер ди яко! е неоднозначним: збшьшення швидкост руху призводить, з одного боку, до збшьшення середньоквадра-тичного вщхилення кута складання нашврам тягача ^Гш, а з шшого - до змен-шення середньоквадратичного вщхилення кута повороту керма _угк, що можна пояснити певним зменшенням кутових в1дхилень повороту керма, яке спостершаеться шд час збшьшення швидкост руху, за одночасного збшьшення штенсивносл вплив1в вод1я на кермовий мехашзм.
Змша тиску пов1тря у шинах (Х2) здшснюе однаковий вплив на показ-ники керованост руху _угш 1 _угк: збшьшення тиску у вибраному штервал1 йо-го змши сприяе покращенню керованост дослщжуваних КЛТМ шд час !х руху люовими дорогами.
Анал1зуючи вплив парних взаемодш дослщжуваних фактор1в, можна зробити висновок, що визначальною 1з них для КЛТМ у склад1 "тягач + при-чш-розпуск + пакет нашвстовбур1в" е Х]Х2. Знак " - " перед коефщ1ентами вказуе на те, що як одночасне зменшення цих фактор1в, так { !х одночасне збшьшення призводитиме до попршення керованост КЛТМ.
Здшснивши у виразах (7-12) перехщ вщ нормал1зованих значень фак-тор1в до натуральних, отримаемо р1вня регреси у явному вигляд1:
• середньоквадратичне вщхилення кута складання нап1врам тягача _угш :
• для КЛТМ у складi "тягач + напiвпричiп + пакет деревини"
_угш =0,0515 - 0,0034-у0 - 0,3611-рк - 0,08-тп - 0,0109-у0рк +
+ 0,0003-Уо2 + 0,9779-рк2; (13)
• для КЛТМ у складi "тягач + причш-розпуск + пакет напiвстовбурiв"
_угш =0,0692 - 0,0026-у0 - 0,4662-рк - 0,0333-тп - 0,0172-у0рк +
+ 0,0008-Уо2 + 1,3689-рк2; (14)
для трактора ЛТ-157
_угш = -0,0197 + 0,0081-у0 + 0,2083-рк - 0,0125^0рк - 0,0006-у02 - 0,625-рк2; (15)
• середньоквадратичне вщхилення кута повороту керма _угк:
• для КЛТМ у складi "тягач + натвпричш + пакет деревини"
,угк =1,48 - 0,1208-у0 - 6,886-рк - 0,08-тп + 0,2516-у0рк +
+ 0,0002-рктп + 0,0085-у02 + 14,787-рк2; (16)
• для КЛТМ у складi "тягач + причiп-розпуск + пакет напiвстовбурiв"
,угк =1,4366 - 0,1242-у0 - 7,7059-рк - 0,0333-тп + 0,2297-у0рк -
- 0,0004рктп + 0,0086-vo2 + 19,8682рк2; (17)
• для трактора ЛТ-157
угк =1,294 - 0,1656-vo - 2,6167рк + 0,1188-vp + 0,0134-vo2 + 3,125рк2. (18)
Графiчне зображення двофакторних залежностей оцiнних показникiв керованост1 за ф1ксованих значень на середньому рiвнi третього фактора подано на рис. 2.
Рис. 2. Залежшсть середньоквадратичного вiдхилення кута складання натврам (а) i середньоквадратичного вйдхилення кута повороту керма (б) для КЛТМу складi "тягач + намвпричт + пакет деревини " вiд маси пакету деревини та
швидкостiруху (рк=0,16 МПа)
За результатами досл1дження впливу конструктивних пapaмeтpiв та екс-плуaтaцiйних фaктopiв на курсову стiйкiсть i керовашсть piзних за складом КЛТМ, а також на завантажешсть (iнтeнсивнiсть) роботи оператора встановлено:
.. • U • • • • •
• характеристики курсово1 стшкост i керованост1 значною м1рою залежать в1д конструктивно! схеми КЛТМ тому, що коеф1ц1ент корисного навантаження (в1днoшeння маси вантажу до маси машини) для л1сотранспортних машин становить 0,9-2,0, характеристики курсово! стшкосп 1 керованост1 КЛТМ з вантажем 1 без нього 1стотно в1др1зняються;
• зб1льшення тиску пов1тря у шинах п1д час руху л1совими дорогами сприяе зменшенню кутових 1 л1н1йних в1дхилень передньо! нап1врами тягача;
• зб1льшення швидкост1 поступального руху КЛТМ характеризуемся зб1ль-шенням середньоквадратичних кутових швидкостей, л1н1йних поперечних пришвидшень 1 бокових швидкостей передньо! натврами тягача та деяким зменшенням середньоквадратичного в1дхилення кута повороту керма.
Отримаш вище залежност1 дають змогу з достатньою для практики точн1стю визначити вплив конструктивних параметр1в машин та експлуата-ц1йних фактор1в на !хню керован1сть i ст1йк1сть та оцшити з точки зору керо-ваност1 i ст1йкост1 конструктивн1 схеми кол1сних л1сотранспортних машин.
Л1тература
1. Автомобили: Испытания : учебн. пособ. [для вузов] / В.М. Беляев, М.С. Высоцкий, Л.Х. Гилелес и др. / под ред. А.И. Гришкевича, М.С. Высоцкого. - Минск : Изд-во "Высш. шк.", 1991. - 187 с.
2. Библюк Н. Вплив параметров компонування на стшюсть керування люовозногого авто потяга / Н. Библюк, М. Герис // Proceedings of Scientific Meeting. Zbornik z vedeckey Konfer-encie 11 September 2002. - Zvolen : Technickey univerzity vo Zvolene. - 2002. - S. 5-10.
