CC BY
1УДК 630*32
Г.Ш. Гасымов,
кандидат технических наук
В.А. Александров,
доктор технических наук, профессор
НАГРУЖЕННОСТЬ ВАЛОЧНО-ПАКЕТИРУЮЩЕЙ МАШИНЫ ПРИ ВЫВЕДЕНИИ СРЕЗАННОГО ДЕРЕВА ИЗ ДРЕВОСТОЯ
Предыдущими исследованиями установлено, что наиболее неблагоприятным с точки зрения возмущения колебаний является режим движения с равномерной скоростью . Для работы валочно-пакетирующих машин на постепенных и выборочных рубках характерным является случай движения через обособленные неровности. При переезде обособленной неровности внешнее возмущение аппроксимируют в виде синусоиды
г = 2X1 ят-2^ г, 0 < г < Т,
где 50 — длина неровности; 2гр — высота неровности; Т — период; V — скорость движения машины.
Приведем расчетную схему для движения ВПМ типа ЛП-60-01А через обособленные неровности (рис. 1).
Принятые обозначения:
1\ , 1з, 14 — приведенные моменты инерции относительно мгновенного центра вращения механической системы (шарнира С) — рамы и ходовой системы, поворотной платформы, манипулятора с захватно-срезающим устройством, дерева соответственно;
Ф1, ф2, ф3, ф4 — угловые перемещения масс с моментами инерции 11 , 12, 1з, 14 соответственно;
сп, с12, с23, с34 — приведенные угловые жесткости — подвески передних кареток, выравнивателя платформы, манипулятора, дерева соответственно;
Од — сила тяжести дерева;
Ь — вылет манипулятора.
* См.: Яценко Н. И., Прутчиков О. К. Плавность хода грузовых автомобилей. М.: Машиностроение, 1969. 220 с.
Рис. 1. Расчетная схема Система дифференциальных уравнений имеет вид ! + с12(ф1 -Ф2) + c>! = с'ф0, 122 + С23 (Ф2 - Фз) = С12 (Ф1 - Ф2)'
/зСРз + Сз4(Фз -Ф4) = С2з(Ф2 -Фз), (1)
14 Ф 4 + Gh Ф = с34 (Ф-Ф),
где фо = 2 Zp /l6 , 1б — база машины. Примем:
Ф1 = ф10 sin pt; Ф2 = Ф20 sin pt; Ф3 = Ф30 sin pt; Ф4 = Ф40 sin pt, (р = 2nv/ 6,).
Подставляя значения для Ф1...Ф4 и вторые производные от них в систему уравнений (1), получим:
-I1 p2Ф1 + (С12 + )Ф1 - С12Ф2 = , 12 p2Ф2 + (С23 + С12)Ф2 - С2зФз = ^Фр
-13 Р2Ф3 + (С34 + С23 )фэ - С34Ф4 = С2зФ2 , (2)
14Р2Ф4 + (&Л + С34 )ф = С4Ф3 •
Решая систему уравнений (2), находим выражения для определения максимальных (пиковых) перемещений масс механической системы:
Ф = к'Фо + С12 Ф2 1 (к12 + С'п ) - ЬР2'
= С12С>р{[(Сз4 + с 23 ) -1 з Р 2][(ОдНт + с34) - ^Р2] - с324 } Ф2 2 /2 ••• ^
{[(С23 + С12) - 12Р2] [(С12 + с' ) - 11 Р2]}{[(с
34 23
- 13 Р 2][(&Д + с34 ) - 1^Р2] - с324 } - с', {[(с34 + с23) -
- 13 Р 2][(&Д + с34) - 1^Р2] - с34} - 4 {[(ОД + С34) -
^ ••• - 14 Р 2][(С12 + с' ) - 11Р2]} ,
Ф =_с23Ф2[(^^ + с34 ) - ' Р2]__(3)
3 {[(с34 + с 23 ) - 13 Р 2][(&Д + ^ ) - 1^Р2] - с24}
Динамические моменты динамической нагрузки на ходовую систему, платформу и манипулятор соответственно:
=(Ф-Ф); мд„„2 = с12 (ф-Ф ); мД1ш3 = с23 (Ф-Ф )•
В результате исследований, проведенных применительно к ВПМ ЛП-60-01А, установлено, что уровень динамической нагрузки (динамических моментов) на базу и ходовую систему при преодолении препятствий (неровностей) максимальной высоты (к = 23 см) в зависимости от скорости движения находится соответственно в диапазоне 166,51...282,6 кНм и ^З^^Б^З кНм. Уровень динамической нагрузки на технологическое оборудование (манипулятор) составляет 0,6...30,33 кНм при скоростях движения ВПМ 0,5...1,0 км/ч. С увеличением же скорости движения машины до 1,5...2,0 км/ч (рис. 2, 3) уровень динамических нагрузок возрастает и достигает разрушительных воздействий.
0 0,5 1,0 1,$ г,0 V,
Рис. 2. Графики зависимости угловых перемещений масс механической системы от скорости движения ВПМ (Ь = 8 м)
0 0,5 1,0 1,5 2,0 Щ *м/г
Рис. 3. Графики изменения динамических моментов в упругих связях ВПМ от скорости движения ВПМ (Ь = 8 м)
В случае движения ВПМ через обособленные неровности без дерева выражения для нахождения угловых перемещений масс механической системы будут иметь вид:
Ч>1 =
k>0 + k12 Ф2
(k12 + ) - hP2 '
Ф2 =
С12С>0(С23 - 13 Р2)
{ КС23 + С12)(С23 - 13 Р2)][(С12 + Сп ) - 11 p2] - С223 [(c12 + < ) - 11 p']
С122[С23 - 13 Р2] - 12 Р 2(С23 - 13 Р2 )[(С12 + СП ) - 11 Р^Г
Ф = 2^т2
^3 2 .
(С23 - 13 Р )
С23Ф
(4)
Выводы
1. Процесс преодоления обособленных препятствий валочно-пакетирующей машиной сопровождается значительной динамической нагрузкой на ходовую систему, раму и технологическое оборудование.
2. Для снижения уровня динамических нагрузок в упругих связях ВПМ при преодолении препятствий необходимо наряду с уменьшением скорости движения машины и вылета манипулятора фиксировать ЗСУ на машине. Дает некоторое уменьшение динамических нагрузок при переезде неровностей и нахождение в ЗСУ дерева.
3. Полученные аналитические зависимости позволяют на стадии разработки конструкторской документации на машину установить характер и уровень ожидаемых динамических нагрузок в упругих связях ВПМ.
Приведены математические модели для изучения динамики валочно-пакетирующих машин при преодолении обособленных препятствий и результаты исследований
Mathematical models are brought In article for study speakers Faller Buncher at moving isolated obstacle and results of the studies.
* * *
