CC BY
9
ной математической модели подтверждена результатами экспериментальных исследований, поэтому ее целесообразно использовать для прогнозирования выхода пи-лопродукции в производственных условиях. Охарактеризованы особенности выпиливания пиломатериалов на этапе распиловки брусьев.
Ключевые слова: математическая модель, форма поперечного сечения бревна, распиловка, брусо-развальный способ, прогнозирование, пиломатериалы.
Mayevskyy V.O., Myskiv Ye.M., Maksymiv V.M., KutsykA.S. The mathematical model of sawing by cant method for log with elliptic form of cross section
The mathematical model of cant sawing for logs with elliptic shape of cross section was developed. Truncated elliptic paraboloid as a geometric figure was used for log description and development of mathematical model. Reliability of the developed mathematical model was confirmed by experimental results that will allow its application for prediction of plain lumber recovery under working conditions. Features of lumber sawing under cant sawing were characterized.
Keywords: mathematical model, shape of cross section for log, sawing, cant method, prediction, lumber.
УДК 669.539 Доц. £.Й. Ртецький, канд. техн. наук -
ВНЗ "Утверситет економжи та права "КРОК"
НАУКОВА КОНЦЕПЦ1Я ПРОЕКТУВАННЯ С1ЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ ГРЕЙФЕРНИХ НАВАНТАЖУВАЧ1В
Представлено структурну схему проектування грейферних навантажувачiв з га-рантованим ресурсом роботи. Описано основш II складовi елементи, показано структуры зв'язки мiж ними. Наукову основу проектування становлять експериментально-теоретичш методи.
Ключовг слова: навантажувач, проектування, експеримент, математична модель, статистична модель.
Постановка проблеми. Тенденцп розвитку сшьськогосподарсько! техшки визначаються, насамперед, економ1чними факторами в кра!ш. 1х основна вимога - пристосувати машину до конкретних ринкових умов, як тд час II виробництва, так i в процеш експлуатацп. Окр1м цього, штеграцшними процесами Укра1ни в ЕС поставлено задачу покращення якосп вггчизняно! техшки, i не тшьки грейферних навантажувачiв, але й уше! продукцп маши-нобудiвноI галузь
Виготовлення грейферних навантажувачiв здшснюють понад 20 фiрм. Провщними на Свропейському ринку е фiрми "Shaffer", "Creisser", "NewGol-land", "Agronterio" та ш., у номенклатурi яких навантажувачi вщ 500 до 3100 кгс вантажошдйомшстю. У закордонних аналогах низька металомю-ткiсть, а питома металомiсткiсть у середньому становить 1,2-1,4 кг маси на-вантажувача на 1 кг вантажошдйомносп [1].
У навантажувачiв ВАТ "Коломиясшьмаш" коефiцiенти металомю-ткостi у твтора раза бiльшi. Для покращення функщональних параметрiв ма-шини необхщно вирiшити низку завдань: пiдвищення надшносп машини, зниження металомiсткостi, використання гiдравлiчних пристро!в управлiння технологiчними обладнанням, покращення дизайну. Ц завдання вирiшують шляхом розроблення науково! концепцп проектування сшьськогосподарсь-ких грейферних навантажувачiв.
Анал1з останшх досл1джень 1 публ1кац1й. Базою сучасно! методологи проектування мобiльних машин е принципи оптимального проектування iз формуванням певних критерпв оптимiзацп [2]. Стосовно грейферних наван-тажувачiв це проявляеться у потребi пiдвищення гарантованого ресурсу ро-боти машин з одночасним зниженням металомюткосп машини.
З шшого боку, завдяки стрiмкому розвитку сучасних програмних за-собiв, що реалiзують вiртуальне моделювання на стадп проектування, авто-матизовано рiшення задач кшематики, динамiки i ресурсу на основi пред-ставлення об'екта у бшьш складних моделях [3]. Варто зауважити, що тд час виконання технолопчного циклу в навантажувачах було вщзначено складнi динамiчнi процеси, яю впливають на мiцнiсть i довгсгачнють несучих конструкцiй. Спектр силового впливу на елементи несучо! системи включае навантаження рiзноl частоти i амплпуди [4, 5].
За характером комплексних збурень динамiчних навантажень у мо-бiльнiй сiльськогосподарський технiцi вiдзначено складнють математичного описання наявних процесiв, вщповщно i точнiсть визначення фактичних зна-чень динамiчних показникiв, як функцп вихiдних даних для розрахункiв. До-цiльно акцентувати увагу на зазначених проблемах [5-7].
Не вир1шеш рашше частини загальноУ проблеми. Проектування грейферних навантажувачiв було започатковано в конструкторському бюро при заводi "Коломиясiльмаш" (м. Коломия, 1вано-Франювсько! обл.). В умо-вах виробництва оцiнку несучо! здатност проектовано! технiки, зазвичай, здiйснювали за допустимими значеннями напружень. Значення допустимих напружень наводять у нормах з проектування, як узагальнення багаторiчного досвщу експлуатацп машин [8].
Однак, за аналiзом результатiв експлуатацп навантажувачiв показано, що руйнування !х елементiв починаеться в локальних зонах поблизу концен-траторiв напружень, i в першу чергу поблизу зварних з'еднань. Н номiнальнi дiючi напруження, нi допустимi напруження не мають безпосереднього зв'яз-ку iз мiсцевими напруженням, яю дiють в зонах концентрацп i лiмiтують пра-цездатнiсть конструкцп. Тому врахування реального навантаження на елементи машини з подальшою його статистичною обробкою здатне пiдвищити яюсть проектування машин.
Окрiм цього, в разi складно! конф^рацп агрегатiв i конструкцiй та рiзних поеднань навантажень, що дтоть на машину, вiртуальне моделювання може виявитись неефективним [5] через ютотш i часто невмотивоваш спро-щення, особливо через вщсутнють даних експериментальних дослiджень частотно! структури, перехщних i усталених процешв навантаження агрегатiв, конструкцiй i машини загалом.
Мета досл1дження. Метою роботи е розроблення експериментально-теоретичних методiв проектування сiльськогосподарських грейферних наван-тажувачiв для покращення технiко-економiчних показникiв машини, i пере-дусiм пiдвищення гарантованого ресурсу машини.
Виклад основного матер1алу дослщження. Покращення несучих i функцюнальних параметрiв сiльськогосподарських грейферних навантажува-чiв виконано на засадах запропоновано! науково! концепцп проектування.
I етап
Проектування (виб1р основних розм1р1в) виконують на основ1 розрахунку статично! мщносп
II етап
Дослщження реальних динам1чних процеав на дослщному зразку в натурних або ¡м1тацшних умовах експлуатацп
Врахування експлуатащ иного навантаження машини, анал1з поломок
Уточнений розрахунок НДС за циюпчними загрузками з використанням д1аграм втоми 1 цикшчно! трщиностшкосп
III етап
Оптим1защя параметр! в розроблення та прогнозування ресурсу робота
Розроблення моделей для надання анал1тичних можливостей прийняття конструкторських р1шень
Рис. 1. Етапи проектування грейферних навантажувачiв
Вона складаеться з трьох етапiв i супроводжуе проектування техшки вiд початково! стадп до видачi готово! документаци (рис. 1). Так, тшьки на першш стадп проектування використано показники номшальних напружень, коли визначають загальнi компонувальш розмiри елементiв машини. На нас-тупних етапах проектування враховують експлуатацшш навантаження, вико-ристовують отриманi експериментальш данi та розробленi математичнi модель На схемi (рис. 2) зображено основш структурнi елементи i взаемозв'язок мiж ними пiд час проектування грейферних навантажувачiв.
Рис. 2. Структурна схема проектування грейферних навантажувачiв
Першим структурним елементом е експеримент. В експеримент об'ектом дослiдження буде грейферний навантажувач. Треба зазначити, що тд час виконання технологiчного циклу в навантажувачi спостерiгаються складнi динамiчнi процеси, якi впливають на мщшсть i довговiчнiсть несучих конструкцiй. Для вивчення напружено-деформiвного стану (НДС) застосова-но методи тензометри, якi грунтуються на новiтнiх технологiях збирання ш-формаци на базi електронно-вимiрювального комплексу [9]. Реестращя сиг-налiв вщбуваеться у файлi числових записiв iз подальшою автоматизованою обробкою у прикладних програмах (Matlab) [10].
Мiж експериментом i математичною моделлю встановлено зв'язок через статистичнi моделi експлуатацшного навантаження. Традицiйно статис-тичнi моделi подають у виглядi розподiлу силового навантаження а з тдра-хунком !х кiлькостi Р\ в штервалах [11]:
Р = /(а), (1)
Тут оперують такими поняттями, як середне, диспершя, середне квад-ратичне вщхилення, коефщент варiацп. Однак за даними гютограми виду (1) неможливо здiйснити розрахунок на втомну довгстачшсть, оскiльки випадае шформащя про циклiчнiсть навантаження. Тому в робот запропоновано ста-тистичш моделi за рiвнем амплпуд, i3 зазначенням найменшого amin та найбшьшого amax значень:
P = f(<Jmin, ^max). (2)
Дiаграми виду (2) отримано за типових режимiв експлуатацп i видше-но амплиуди рiзних частот. Щоб вирiшити цю задачу застосовано методи швидкого перетворення Фур'е за алгоритмом КульТьюю [12]. Аналггачним елементом структурно1 схеми триедино! моделi проектування е математична модель, яка веде НДС за реальним експлуатацшним навантаженням i вико-ристовуе дiаграми криво! Веллера i дiаграми цикшчно! трiщиностiйкостi [5].
На завершальному, третьому етапi, проектування, вiдповiдно до отри-маних параметрiв в автоматизованому режимi, передбачено формування ро-бочих креслень оптимiзованоl конструкцп запроектовано! детат, вузла чи машини. Цi матерiали передають на завод-виробник для реалiзацil проекту.
Результатом роботи було покращено конструктивнi параметри несу-чих елеменлв грейферних навантажувачiв, що призвело до збшьшення ресурсу машини.
Висновки. За умов виконання вшх етатв пошукового проектування сiльськогосподарських машин, в кшцевому результатi отримуемо якiсно спроектовану, перевiрену на практицi машину, яка е високотехнолопчною та конкурентоспроможною на ринку.
Л1тература
1. Сучасш тенденци розвитку сшьськогосподарсько! технжи / за ред. В.1. Крачука, М.1. Гршина, С.М. Коваля. - К. : Вид-во "Аграрна наука", 2004. - 396 с.
2. Хог Э. Прикладное оптимальное проектирование: Механические системы и конструкции / Э. Хог, Я. Арора. - М. : Изд-во "Мир", 1983. - 470 с.
3. Каркульовський В.1. Моделювання складних мехашчних систем. Динам1чний анал1з / В.1. Каркульовський, I.I. Мотика, I.I. Чура // Вюник нацюнального ушверситету "Льв1вська полггехнжа". - Сер: Комп'ютерш системи проектування. Теор1я i практика. - Льв1в : Вид-во НУ "Льв1вська полггехшка". - 2007. - Вип. 591. - С. 119-123 с. [Електронний ресурс]. - Дос-тупний з http://www.vlp.com.ua/files/20_19.pdf. - Назва з екрану.
4. Ловейюн В.С. Експериментальна модель крана-маншулятора з гiдроприводом на транспортному засоб1 / В.С. Ловейкш, С.В. Горбатюк, Д.О. Мщук // Науковий вюник ХДМ1 № 1 (4), 2011. - С. 204-214. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://www.elibrary.nubip. edu.ua/11698 /3/Loveikin%2CMishchyuk.pdf - Назва з екрану.
5. Рибак T.I. Пошукове конструювання на баз1 ошташзаци ресурсу мобшьних сшьсько-господарських машин : шдручник / T.I. Рибак. - Тернотль : Вид-во "Збруч", 2003. - 332 с.
6. Попович П. Аналогична оцшка ресурсу несучих металоконструкцш сшьськогоспо-дарських машин / П. Попович, Т. Рибак, М. Сташгав, Я. Господарський // Вюник Харгавського нацюнального техшчного ушверситету сшьського господарства 1м. Петра Василенка. - Хар-к1в : Вид-во ХНТУСГ. - 2010. - Вип. 100.
7. Дмитриченко С. С. Опыт расчетов на прочность, проектирования и доводки сварных металлоконструкций мобильных машин / С.С. Дмитриченко // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2006. - № 1. - С. 11-14.
8. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. - В 3-ох т. / В.И. Анурьев. - Изд. 8-ое, [перераб. и доп.] / под ред. И.Н. Жестковой. - М. : Изд-во "Машиностроение", 2001. - Т. 1-902 с.ил.
9. Рибак Т.1. Метрологiчне забезпечення експериментальних дослщжень динамiки грейферних навантажувачiв / Т.1. Рибак, М.1. Пiдгiрський, С.Й. Ршецький та iH. // Вiсник Львiвського аграрного унiверситету. - Сер.: 1нженерш дослiдження. - Львiв : Вид-во "Агро", 2011. - № 15. - С. 151-158. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://www.nbuv.gov.ua/por-tal/ chem_biol/Vldau/Agroing/ 2011_15/files/11rytgld.pdf. - Назва з екрану.
10. Кетков Ю.Л. MATLAB 7: Программирование, численные методы / Ю.Л. Кетков -СПб. : Изд-во БХВ-Петербург, 2005. - 752 с.
11. Горский Л.К. Статистические алгоритмы исследования належности / Л.К. Горский. -М. : Изд-во "Наука",1970. - 400 с.
12. Блейхут Р. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов : пер с англ. / Р. Блейхут. - М. : Изд-во "Мир", 1989. - 489 с.
Рипецкий Е.И. Научная концепция проектирования сельскохозяйственных грейферных погрузчиков
Представлена структурная схема проектирования грейферных погрузчиков с гарантированным ресурсом работы. Описаны основные ее составляющие элементы, показаны структурные связи между ними. Научную основу проектирования составляют экспериментально-теоретические методы.
Ключевые слова: погрузчик, проектирование, эксперимент, математическая модель, статистическая модель.
Ripetskiy Ye. Yo. Scientific concept of design for agricultural grab loader
The article presents structural scheme of grab loader design with secured work resource. Key compound elements have been described as well as structural relations between them. Scientific basis for design include experimental and theoretical methods developed in the article.
Keywords: loader, planning, experiment, mathematical model, statistical model.
УДК 674.048 Доц. Ю.М. Губер, канд. техн. наук; асист. M.M. 1льтв;
тж. В.М. Мицко - НЛТУ Украши, м. Львгв
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛ1ДЖЕННЯ РОЗБУХАННЯ ТЕРМОДЕРЕВИНИ БУКА
Наведено методику та результати експериментального дослщження вологопог-линання, розбухання та втрати маси термодеревини бука, оброблено! за вакуумно-кондуктивною технолопею. Отримано математичш та граф1чш залежност змши ге-ометричних розм1р1в деревини бука вщ режимних параметр1в процесу терм1чного оброблення.
Вступ. Як вщомо, деревина - пгроскотчний матерiал, а отже мае властивють поглинати та втрачати вологу залежно вщ параметрiв середови-ща, в якому знаходиться. Деревина реагуе на зм^ вщносно! вологосп нав-колишнього середовища, змшюючи сво! геометричш розмiри. Коли водяна пара потрапляе в стшку кштини деревини, вона займае певний об'ем, розмiри клгганно! стшки збiльшуються, а отже збшьшуються i розмiри само! деревини. Але оскшьки речовина стiнок кштин деревини е обмежено розбухаючим тшом, то вмiст у нiй зв'язано! вологи не може перевищувати певного значен-ня. Отже, здатнiсть деревини розбухати спостер^аеться лише до досягненню нею вологосп, яка дорiвнюе границ насичення клгганно! стiнки. Для бшь-шостi порiд, що ростуть на територп Укра!ни, границя насичення кштинно! стiнки деревини змiнюеться в межах 28^30 %.
Для подолання проблеми нестабшьносп розмiрiв деревини вже трива-лий час проводять дослiдження !! модиф^вання. Сьогоднi ми можемо вести
