CC BY
73
ТРАНСПОРТ ЛЕСА
References
1. Lesnye dorogi. Spravochnik: Uchebnoeposobie [Forest roads. Reference: the manual. Under the editorship Salminen E.O.]. SPb. Lan’, 2012. 494 p.
2. Levushkin D.M., Larionov, V.Ja. Stroitel ’stvo lesnyh dorog - reshenie transportnoj dostupnosti lesnyh massivov [Forest road. Construction - the solution of the transport accessibility of forests]. Lesopromyshlennik, 2010. № 4 (56). pp. 22-26.
3. Padnja V.A. Primenenie teorii massovogo obsluzhivanijana transporte (zheleznodorozhnom, avtomobil’nom, vodnom i vozdushnom) [Application of the theory of mass service of transport (railway, automobile, water and air)]. Moscow. Transport, 1968, pp. 208.
4. Red’kin,A.K.,Jakimovich, S.B. Matematicheskoe modelirovanie i optimizacija tehnologij lesozagotovok. [Mathematical modeling and optimization of technologies of logging]. Moscow. MGUL ,2005, pp. 504, il.
5. Stroitel’stvo avtomobil’nyh dorog [Road construction]. KNORUS, 2013, 572 p, il.
6. Tehnologija i oborudovanie lesopromyshlennogo proizvodstva [Technology and equipment for the wood industry]: Sbornik statej studentov magistratury Lesopromyshlennogo fakul’teta. Moscow. MGUL, 2013. 60 p., il.
7. Stroitel’stvo avtomobil’nyh dorog. Dorozhnye pokrytija [Construction of motor roads. Pavement]. Moscow. Akade-mija, 2013. 298 p., il.
8. Fetishheva, Z.I., Ryzhkova T.V. Tehniko-jekonomicheskoeproektirovanie [Feasibility engineering]. Moscow. MGUL, 2009. 78 p.
9. Patent RF na poleznuju model’ № 113271. Verhnee stroenie dorogi, bjul.№ 4 ot 10.02.2012. [The RF patent for useful model № 113271, topside of the road, bul. № 4 from 10.02.2012.]
10. Svidetel’stvo o gosudarstvennoj registracii programmy dlja JeVM [The certificate on the state registration of the computer program № arm determine the strength of road coverings of wood-roads. Levushkin D.M.; the right holder FSEI HPE at MSFU; zaregistruj the Register of computer programs.] № 2012615903. Programma opredelenija pro-chnosti dorozhnyh pokrytij lesovoznyh dorog. Levushkin D.M.; pravoobladatel’ FGBOU VPO MGUL; zaregistr.v Reestre programm dlja JeVM 27.06.2012.
ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОПРИВОДА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
оборудования лесозаготовительных машин
A. А. КАМУСИН, проф. каф. транспорта леса МГУЛ, д-р техн. наук,
Н.И. КАЗНАЧЕЕВА, доц. каф. транспорта леса МГУЛ, канд. техн. наук,
B. А. БОРИСОВ, доц. каф. транспорта леса МГУЛ, канд. техн. наук,
Д.В. АКИНИН, доц. каф. колесных и гусеничных машин МГУЛ, канд. техн. наук
kamusin@mgul.ac.ru, vborisov@mgul.ac.ru ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса» 141005, Московская обл., г. Мытищи-5, ул. 1-я Институтская, д. 1, МГУЛ
Обеспечение высокой точности работы технологического оборудования (манипулятора) лесозаготовительных машин и быстроходности комплекса механизмов, включающих гидродвигатель, требует более точного учета реальных свойств последнего. При работе харвестера на манипулятор машины действуют переменные нагрузки, это особенно заметно при валке деревьев и обрезке сучьев. Поэтому влияние переменной нагрузки па динамику системы с гидродвигателем является актуальной задачей исследования.
Ключевые слова: технологическое оборудование, лесозаготовительные машины, харвестер, манипулятор, объемный гидропривод.
Для обеспечения высокой точности работы технологического оборудования (манипулятора) лесозаготовительных машин и быстроходности комплекса механизмов, включающих гидродвигатель, необходим более точный учет реальных свойств последнего. В исследованиях [1-3] приведен обшир-
ный материал по гидравлическим системам. При работе харвестера на манипулятор машины действуют переменные нагрузки, это особенно заметно при валке деревьев и обрезке сучьев. Поэтому влияние переменной нагрузки на динамику системы с гидродвигателем является актуальной задачей исследования.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014
119
ТРАНСПОРТ ЛЕСА
В качестве расчетной системы примем гидропривод с гидроцилиндром (рис. 1), шток которого в процессе движения преодолевает переменную силу сопротивления, зависящую от перемещения.
Общее уравнение движения поршня гидроцилиндра имеет вид [2]
m = d2/dt2 = p1F1 - [plFl + R(x) + T], (1)
где р p2 - давления в рабочей и штоковой полостях гидроцилиндра;
F1, F2 - эффективные площади поршня в рабочей и штоковой полостях;
R(x), T - переменная и постоянная составляющие нагрузки на шток поршня гидроцилиндра;
m - приведенная масса подвижных тел, включающая и рабочую жидкость. Как известно [2], при турбулентном течении жидкости через дроссельный орган давление в штоковой полости зависит от квадрата скорости перемещения поршня
Р2 = (F22P/2^2/J(dx/dt)2.
Подставив значение р2 и введя обозначение
A = F22p/2|!/дрт, B = 1/m, D = (p1F1 - T)/m, перепишем уравнение (1) в виде
%Agf+BRM=D. (2)
Обозначив
dx * -v d2x dy S = dfi = d?1’ (3)
решаем уравнение (2) относительно у
у=^=J-l-2Ax2BfR(x)l2Axdx+^+C1l-2Ax,
где С - константа интегрирования.
Разделяем переменные в последнем
уравнении и интегрируем его
г___________________________=/
J I 5 * > (4)
1-2Г2Ахв / R(,x)l2AxdX+j+C!l-2Ax V ’
Зная закон изменения нагрузки R(x), вычисляем интеграл
dx
и, подставив полученное значение в уравнения (3), (4), находим закон движения поршня.
Рассмотрим частный случаи, когда R(x) = R0 - kx, т.е., нагрузка на шток изменяется по линейному закону. Тогда решение уравнения (3) будет иметь вид
dx
dt
или
где
=s-
^ + 7 + l£(2Ax-1) + cil~2Ax-
dx
dt
Bk
X + Cxl~2Ax + N
N = -(£> -BR0- —
AK 0 2A
(5)
Сделаем подстановку z = 12Ac.Тогда Inz dz _ , dx
x =-----; — = —2 Az—.
2 A dt dt
Отсюда
dx _ 1 dz
dt 2Az dt'
Подставляя это выражение в формулу (5), получаем
—= I— Inz + Cxz + N. (6)
2Azdt 2A2 1 w
Разложим In z в ряд
, N (z - If Inz = (z — 1)-----—
f -
и, ограничиваясь двумя членами разложения, что дает ошибку, не превышающую 3,5 %, подставим в уравнение (6), которое примет вид
1 dz
2Az dt
Bk
Ш
(z-1)-
(z~ l)2
+ C-^z + N.
После преобразования имеем
(7)
x
R(x)+T
Рис. 1. Принципиальная схема гидропривода
120
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014
ТРАНСПОРТ ЛЕСА
Обозначив
a = Bk; b = C1 + Bk/A2; c = N - 3Bk/4A2 проинтегрируем уравнение (7)
l
2A\lc
In
2-sj c(az2+bz+c) 2c ^ z z
+ C2 = t .
Подставим значение z = l2Ax и преобразуем полученное уравнение
^Ц^сСсИ" + iP" - о) +
+ 2cl2Ax + b] + c2 = t
Значения C C2 находим из начальных условий, а именно при t = 0; x = 0; dx/dt = 0;
c1 = -N
C2 = — 2д^~ ln[2yjc(c + b + a) +2 c + b].
Уравнение (8) примет вид
l
t =
2 Ал[с
/ri 2^c{cl*Ax+bl2Ax+a)+2cl2Ax+b /n4 ^ 2д/с (с+Ь +a)+2c+b ’ (9)
Решаем это уравнение относительно х
t= 1 1п (Ш2Ш-Ь)2-4ас 2Vc(i2^+a)+2d^+b;_2^ (10) 2Л 4сп ’
где п = 2л/с(с + b + а) + 2с + Ь.
Уравнение (9) позволяет определить время срабатывания поршня при выполнении технологической операции, вызывающей линейное уменьшение нагрузки.
На рис. 2 приведены графики перемещения поршня гидроцилиндра в функции
Рис. 2. Зависимость перемещения гидроцилиндра от времени
времени при уменьшении (кривая 1) и возрастании (кривая 3) нагрузки на шток для гидропривода со следующими параметрами
Pj (Мн/м2)
Fj = 8,24 10-4 м2;
F2 = 6,23 10-4 м2;
P = 900 кг/м3; р = 0,7;
/др = 14,65 10-7 м2; m = 9,32 кг;
Т = 30 Н;
Я0 = 4000 Н;
K = 0,16 МН/м,
Кривая 2 построена для постоянной величины нагрузки R = const. В момент времени t = 0,1 разница в перемещении поршня составляет 20 % от среднего значения (кривая 2). При дальнейшем движении разница возрастает.
Следовательно, даже при непродолжительной работе гидропривода необходимо учитывать влияние сил упругого сопротивления. В противном случае ошибка в определении перемещения поршня может достичь больших значений, что особенно недопустимо для машин, работающих на больших скоростях по предварительно составленным программам.
Библиографический список
1. Лебедев, Н.И. Гидравлика, гидравлические машины и объемный гидропривод: учеб. пособие. - 4-е изд. / Н.И. Лебедев. - М.: МГУЛ, 2009. - 232 с.
2. Лебедев, Н.И. Объемный гидропривод лесных машин: учебник / Н.И. Лебедев. - М.: МГУЛ, 2007.
- 314 с.
3. Камусин, А.А. Гидравлика, гидро-пневмопривод: учеб.-методич. пособие. / А.А. Камусин, С.П. Карпачев, А.Н. Комяков, В.А. Борисов и др. - М.: МГУЛ, 2013. - 73 с.
4. Камусин, А.А. Лесовозные автопоезда: учеб. пособие / А.А. Камусин, А.В. Скрыпников, Е.В. Кон-драшева. - М.: МГУЛ, 2012. - 268 с.
5. Курьянов. В.К. Лесотранспорт как система водитель - автомобиль - дорога - среда: учеб. пособие / В.К. Курьянов, А.В. Скрыпников, В.А. Борисов.
- М.: МГУЛ, 2010. - 370 с.
6. Камусин, А.А. Определение парка лесовозных машин с гидроманипуляторным оборудованием и выбор наиболее эффективного парка машин / А.А. Камусин, В.А. Борисов // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. - 1999. - № 4(9). - С. 90-92.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014
121
ТРАНСПОРТ ЛЕСА
INVESTIGATION OF HYDRAULIC DRIVE OF TECHNOLOGICAL EQUIPMENT
OF FOREST MACHINES
Kamusin A.A. (MSFU), Kaznacheeva N.I. (MSFU), Borisov VA. (MSFU), Akinin D.V. (MSFU)
kamusin@mgul. ac. ru, vborisov@mgul. ac.ru Moscow State Forest University (MSFU), 1st Institutskaya st., 1, 141005, Mytischi, Moscow region, Russia
To ensure high accuracy of operation of technological equipment (optical drive) forestry machines and rapidity of the complex mechanisms, including hydraulic, require a more precise accounting of the real properties of the latter. When working harvester on the manipulator machines are variable loads, it is especially noticeable when felling trees and damp. Therefore, the impact of the variable load PA dynamics of systems with hydraulic motor is an important task of the study. Keywords: theory car, stability and instability of movement of the trains up to critical velocity of the vehicle.
Keywords: technological equipment, forest machines, harvester, a manipulator, the volumetric hydraulic drive.
References
1. Lebedev N.I. Gidravlika gidravlicheskiye mashiny i obyemnyy gidroprivod [Hydraulics hydraulic machines and hydraulic volume]. Moscow. MGUL, 2009. 232 p.
2. Lebedev N.I. Obyemnyy gidroprivod lesnykh mashin [Hydrostatic transmissions forest machines]. Moscow. MGUL, 2007. 314 p.: il.
3. Kamusin A.A., Karpachev S.P., Komyakov A.N., Borisov VA., Kaznacheyeva N.I. Gidravlika, gidro-pnevmoprivod [Hydraulic, hydro-pneumatic]. Moscow. MGUL, 2013. 73 p.
4. Kumusin A.A., Skrypnikov A.V, Kondrasheva Ye.V. Lesovoznyye avtopoyezda [Timber-carrying trains]. Moscow. MGUL, 2012. 268 p.
5. Kuryanov VK., Skrypnikov A.V, Borisov VA. Lesotransport kak sistema voditel - avtomobil - doroga - sreda [Lesotransport as a system driver - vehicle - road - Wednesday]. Moscow. MGUL, 2010. 370 p.
6. Kamusin, A.A., Borisov V.A. Opredeleniye parka lesovoznykh mashin s gidromanipulyatornym oborudovaniyem i vybor naiboleye effektivnogo parka mashin [Definition of forest park machines gidromanipulyatornym equipment and selection of the most efficient fleet]. Moscow State Forest University Bulletin - Lesnoj Vestnik. 1999. № 4(9). pp. 90-92.
некоторые критерии устойчивости автопоезда
A. А. КАМУСИН, проф. каф. транспорта леса МГУЛ, д-р техн. наук,
Н.И. КАЗНАЧЕЕВА, доц. каф. транспорта леса МГУЛ, канд. техн. наук,
B. А. БОРИСОВ, доц. каф. транспорта леса МГУЛ, канд. техн. наук,
Д.В. АКИНИН, доц. каф. колесных и гусеничных машин МГУЛ, канд. техн. наук
kamusin@mgul.ac.ru, vborisov@mgul.ac.ru ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса» 141005, Московская обл., г. Мытищи-5, ул. 1-я Институтская, д. 1, МГУЛ
Задача устойчивости автопоезда сложна, так как конструктивные схемы автопоездов весьма разнообразны и, кроме того, сложность расчетов устойчивости длинных автопоездов усугубляется большим числом степеней свободы. Исследования показывают, что критическая скорость движения автопоезда, после которой возникает неустойчивость движения, может быть увеличена, главным образом, за счет увеличения жесткости системы и в меньшей степени за счет увеличения демпфирующих сопротивлений.
Ключевые слова: теория автомобиля, устойчивость и неустойчивость движение автопоезда, критическая скорость автопоезда.
Исследованию устойчивости автопоездов посвящено много отечественных и зарубежных работ. Особого внимания заслуживают работы, в которых рассматриваются методы определения критической скорости автопоезда и влияние различных
конструктивных параметров на устойчивость.
Задача устойчивости автопоезда сложна, так как конструктивные схемы автопоездов весьма разнообразны и, кроме того, сложность расчетов устойчивости длинных
122
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014
