CC BY
0 1. Санев В. И., Александров А. В. Моделирование привода механизма резания деревообрабатывающего рейсмусового станка // Известия СПбЛТА. 1997. № 5. С.116-124.
2. Александров А. В. Исследование пуско-тормозных режимов резания рейсмусового станка // Технология и оборудование деревообрабатывающих производств: Межвуз. сб. науч. тр. СПб.: ЛТА, 1997. С. 15-21.
Приведены математические модели для изучения динамики пуско-тормозных режимов в приводе рейсмусового станка.
* * *
The article contents mathematical models for studying the start-stop mode in the drive of woodcutting machine tool.
УДК 630*32
Г. Ш. Гасымов,
кандидат технических наук, доцент
В. А. Александров,
доктор технических наук, профессор
К ВОПРОСУ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НАГРУЖЕННОСТИ ВАЛОЧНО-ПАКЕТИРУЮЩЕЙ МАШИНЫ НА ПОСТЕПЕННЫХ И ВЫБОРОЧНЫХ РУБКАХ ЛЕСА
Предыдущими исследованиями [1; 2] было установлено, что уровень динамических нагрузок на валочно-пакетирующую машину (ВПМ) при ведении сплошных рубок леса во многом определяется квалификацией оператора, его умением использовать скоростной диапазон технологического оборудования и управлять пуско-тормозными процессами.
Работа современных валочно-пакетирующих машин на постепенных и выборочных рубках леса носит специфический характер и значительно
отличается от работы на сплошных рубках. С целью установления используемого операторами скоростного диапазона элементов манипулятора ВПМ при ведении постепенных и выборочных рубок леса нами проводились дополнительные экспериментальные исследования в производственных условиях.
Эксперименты проводились по трем направлениям:
выявление факторов, влияющих на выбор операторами скоростного диапазона элементов технологического оборудования ВПМ при срезании и выносе деревьев из древостоя;
установление вероятностных скоростей перемещения стволов выносимых из древостоя деревьев после размыкания ветвей (обрыва связей);
определение вероятностного числа включений элементов манипулятора.
Было выявлено, что основными факторами, влияющими на выбор операторами скоростного диапазона, являются объем дерева, форма и размер кроны, видимость (более широкое понятие, чем освещенность), ветровое воздействие, накренение базы (у машины без выравнивателя платформы), помехи, создаваемые оставляемыми на лесосеке деревьями (тормозящий эффект).
В то же время, было установлено, что не все перечисленные факторы оказывают определяющее влияние при выполнении различных технологических операций на используемую операторами скорость.
Так, при подъеме (опускании) дерева стрелой манипулятора (ВПМ с выравнивателем платформы) существенное влияние оказывают объем дерева, форма и размер кроны, ветровое воздействие и видимость; при подтягивании дерева рукоятью - объем дерева, форма и размер кроны (помехи, создаваемые соседними деревьями), ветровое воздействие, видимость и накренение базы (ВПМ без выравнивателя платформы); при перенесении дерева поворотом платформы на технологический коридор -объем дерева, ветровое воздействие и освещенность.
Было также установлено, что в нормальных условиях (при отсутствии ветра, при хорошей видимости и т. д.) деревья небольших объемов перемещаются операторами с большей скоростью по сравнению с деревьями большого объема. Объясняется это тем, что небольшие деревья имеют менее развитую крону, т. е. при выносе меньше соприкасаются (сцепляются) с кронами оставляемых деревьев.
Таким образом, обобщенные законы вероятностного распределения используемых операторами технических скоростей элементов ВПМ типа ЛП-19А будут иметь вид:
при подъеме дерева стрелой
f (®) = Yof (ωι) + Уз·/(“з) + Ίλ·Ι Ю + Jsf (ω5) + γ3 γ4/(ω7) +
+ Уз Y5f (ω8 ) + Y 4 Y5f (ωΐ0) + Уз Y 4 Y5f (ωΐ4);
при подтягивании дерева рукоятью
f (ω) = Yof (“і) + Yyf (“з) + Ύ 4' f (“4) + Ύ 5' f (“5) + Y6f (“б) +
+ УзY4f (“7) + УзY5.f (“8 ) + УзY6.f (“9) + Y4Y5.f (“10) + У4Y6.f (“l1 ) + (1)
+ γ 5 Y6f (“i2)+γ з γ 4 У5 γ J (“із) ·
В выражениях (1) обозначено:
γο - вероятность частного полимодального закона
f (»1)
exp
(ю, - w,)2 2σ12
+
(rot - m2)2 'I ; 2σ22 J ’
γ1, γ2 - вероятности скоростных режимов, ограниченных объемом деревьев;
уз - вероятность частного закона распределения скоростей, ограниченных формой, размером кроны и ветровым воздействием;
γ4 - вероятность частного закона распределения скоростей, ограниченных накренением базы;
γ5 - вероятность частного закона распределения скоростей, ограниченных видимостью;
γ6 - вероятность частного закона распределения скоростей, ограниченных помехами, создаваемыми соседними деревьями·
В общем случае:
Уз' = Уз(1 -Ύ4 -Ύ5 y б- Ύ4Ύ5 γ б); γ 4' = У4 (1 -Уз -У5 -Уб- УзУ5Уб );
Ύ5' =У5(1 -Уз -У4 -Уб -УзУ4Уб) и Уб' = Уб (1 -Уз -У4 -У5 У зУ 4 У5)·
Обобщенные законы вероятностного распределения используемых операторами технических скоростей элементов ВПМ типа ЛП-19В (с выравнивателем платформы) будут соответственно иметь вид: при подъеме дерева стрелой
f (“) = Уо f (“1) + Уз/(“з) + Уз-f (“5) +Уз У5(“8);
при подтягивании дерева рукоятью
f (ω) = γ 0 f ю + yrf (ω3) + γ5. f (ω5) + γ 6.f (ω6) + (2)
+ γ3 İ5f (ω8)+γ3 γ6/(ω+у 5 УбУ(ωΐ2)+γ3 у 5 УбУ(ωΐ5)·
На рис. 1 представлены расчетные обобщенные законы распределения скоростей в режимах подтягивания выносимого дерева рукоятью соответственно ВПМ ЛП-19А и ЛП-19В. Удельные веса или вероятности частных законов используемых скоростей рассчитывались по методике [1; 2].
Рис. 1. Расчет обобщенного закона распределения скорости в режиме вынесения дерева из древостоя рукоятью: ВПМ ЛП-19А (а) и ВПМ ЛП-19В (б)
Анализируя полученные экспериментальные данные по использованию операторами технических скоростей элементов манипулятора ВПМ, необходимо отметить, что скоростные диапазоны элементов манипуляторов серийных машин в условиях ведения постепенных рубок леса используются не полностью.
Для подтверждения правильности выбора начальных условий при теоретических расчетах нагружений ВПМ в режимах стопорения [3], как уже отмечалось, проводились с помощью киносъемки измерения угловых скоростей стволов выносимых деревьев после размыкания крон (обрыва сучьев).
На рис. 2 приведена кривая распределения угловых скоростей стволов деревьев после размыкания крон. Изменение угловых скоростей подчинено нормальному закону.
Рис. 2. Распределение скорости стволов деревьев при размыкании ветвей (обрыве сучьев)
Сравнивая полученные данные с ранее опубликованными [1] при ведении сплошных рубок леса можно констатировать, что работа ВПМ на постепенных рубках носит более напряженный характер как для оператора, так и для машины. Так, если при наведении захватно-срезающего устройства на дерево при сплошных рубках операторы включают стрелу в среднем 1,49, рукоять 1,34 раза, а при пакетировании соответственно 1,37 и 1,1 раза, то при работе на постепенных рубках эти показатели имеют следующие значения: при наведении ЗСУ включение стрелы - 3,8, рукояти - 3,2 раза; при пакетировании (выносе дерева) включение стрелы -2,9, рукояти - 2 раза. Законы распределения числа включений элементов манипулятора здесь не приводятся.
Выводы
1. Психофизиологическая нагруженность операторов валочно-пакетирующих машин при работе на постепенных и выборочных рубках леса возрастает ввиду появления дополнительных природных и технологических факторов, таких, как помехи, создаваемые оставляемыми на лесосеке деревьями, необходимость минимального их повреждения и сохранения подроста, работа на больших вылетах манипулятора, недостаточная видимость.
2. Полученные данные операторской деятельности по управлению ва-лочно-пакетирующей машиной при ведении постепенных и выборочных рубок леса в виде обобщенных законов вероятностного распределения, используемых технических скоростей и законов распределения числа включений элементов манипулятора совместно с моделями динамических систем «ВПМ - предмет труда» позволяет осуществить прогнозирование предстоящей эксплуатационной нагруженности вновь проектируемых машин.
Библиографический список
1. Александров В. А. Динамические нагрузки в лесосечных машинах. Л.: ЛГУ, 1984. 192 с.
2. Александров В. А. Моделирование технологических процессов лесных машин. М.: Экология, 1995. 256 с.
3. Гасымов Г.Ш., Александров В. А. Нагруженность валочно-пакетирующих машин на постепенных и выборочных рубках леса. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2005. 192 с.
Приведены обобщенные законы вероятностного распределения используемых операторами технических скоростей элементов манипулятора валочно-пакетирующей машины при ведении постепенных и выборочных рубок леса.
* * *
In article are brought generalised laws of the probabilistic distribution used operator of the technical velocities element manipulator packetizing machines at conduct gradual and selective chopping wood.
