CC BY
80
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
ТРАНСПОРТ ЛЕСА
v
автопоездов усугубляется большим числом степеней свободы.
Однако можно сформулировать некоторые весьма простые и удобные для конструкторов критерии устойчивости, выполнение которых во многих случаях легко осуществить при проектировании.
Одиночный одноосный прицеп в предположении, что автомобиль-тягач движется прямолинейно и равномерно, всегда устойчив, и его критическая скорость теоретически бесконечна. Уравнение движения такого прицепа [1] имеет вид
/о&+ &+ Kyh2§ = 0, (1)
где и - угол отклонения прицепа (рис. 1);
J0 - момент инерции прицепа относительно точки А крепления его к тягачу;
и - скорость движения;
Ky - коэффициент сопротивления уводу обоих колес;
h - расстояние от точки А до оси колес.
Из этого уравнения
и = o0e~ntcos(pt + у),
где
Kvh2 П = —— 2 JV
; р = VPo - п2’ Ро = ЛГГ^. (2)
Таким образом, движение такого прицепа всегда представляет собой затухающие колебания, причем, коэффициент затухания n, а,
следовательно, и степень устойчивости падают с ростом скорости движения v. При обычных параметрах одиночного одноосного прицепа величина n при v = 50^60 км/ч соответствует затуханию, при котором амплитуда каждого следующего колебания в 3-4 раза меньше амплитуды предыдущего. Однако предположение о том, что автомобиль-тягач не совершает поперечных колебаний, удовлетворительно отражает реальную картину лишь при условии, что колебания прицепа слабо влияют на движение автомобиля-тягача и что последний имеет свою достаточно высокую критическую скорость.
Пусть а и b соответственно расстояния центра тяжести прицепа от точек A и B (рис.
1), а m и J - масса и момент инерции прицепа относительно его центра тяжести c
Заменим прицеп некоторым механически эквивалентным ему телом с двумя сосредоточенными в точках A и B массами m1 и т2 (рис. 2). Для этого надо удовлетворить трем условиям
m + m2 = m; m a = m2b;
m a2 + m2b2 = Jc = mp2 где
- радиус инерции прицепа относительно его центра тяжести.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014
123
ТРАНСПОРТ ЛЕСА
Рис. 2. Схема замены прицепа стержнем с распределенными точечными массами
Первые два из этих условий дают т т
т1 ~ Т+“ ' 1712 ~ ' (3)
Ъ "г а
а последнее приводит к условию
р = лГаЬ. (4)
Таким образом, если выполняется условие (4), то массу прицепа можно распределить на две точечные массы, из которых первую т1 можно считать принадлежащей автомобилю-тягачу, а вторая образует некоторый новый, более легкий прицеп, у которого центр тяжести лежит на оси вращения колес и который не имеет момента инерции относительно своего центра тяжести (потому что масса точечная). Такой прицеп при поперечных колебаниях не дает силы Q , действующей на автомобиль-тягач. Следовательно, при движении такого автопоезда можно пользоваться уравнением (1). Прицеп при этом будет обладать устойчивостью, и степень затухания его колебаний и частота будут определяться формулами (2).
Критическую скорость автомобиля-тягача можно при этом определить по формуле [5]
v =1 I (5)
«Р ^М^ъ-Кгаг’ (5)
где M - масса автомобиля-тягача с присоединенной массой mp
a1 и a2 - расстояния от центра тяжести cT автомобиля-тягача с присоединенной массой соответственно до передней и задней осей, L = a1 + a2;
К1 и К2 - коэффициенты сопротивления уводу передней и задней осей автомобиля тягача.
Таким образом, если у одноосного прицепа или полуприцепа выполнено условие (4), то критическую скорость такого автопоезда можно определять по формуле
(5), рассматривая тягач как изолированный автомобиль с добавленной в точке А массой m1.
124
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014
ТРАНСПОРТ ЛЕСА
Такой автопоезд, очевидно, не может иметь колебательной неустойчивости, а может иметь лишь апериодическую неустойчивость, как и изолированный автомобиль. Из этого рассуждения, в частности, ясно, что точку А крепления прицепа для улучшения устойчивости желательно сдвигать как можно дальше вперед, т. е. увеличивать длину l. Обычно для полуприцепов l ~ 0, а для прицепов даже l < 0 (рис. 3).
Рассмотрим общую схему автопоезда (рис. 4). Пусть автопоезд имеет n различных по размерам одноосных прицепов. Если, например, взять n = 2 и Н1 = 0 , то получится автопоезд с одним двухосным прицепом (он состоит из двух звеньев), у которого h -длина дышла, а h2 - база. Если вообще взять четное число прицепов и у всех прицепов с
нечетными номерами взять H = 0, Н3 = 0, ... и при этом сделать так, чтобы все нечетные звенья были между собой одинаковы и все четные тоже, получится автопоезд, состоящий из ^ = n/2 одинаковых двухосных прицепов. В последнем случае, очевидно, что если все звенья такого поезда выполнить так, чтобы для каждого звена выполнялось условие
(4), то каждый последующий прицеп (начиная с заднего) не будет влиять на движение предыдущего.
Такой поезд при любой величине v будет устойчив. Затухание его колебаний и частоту при любом значении v можно рассчитать по формулам (2), беря в них параметры звена с четным номером (так как инерцией дышла и поворачивающейся части, т.е. звена с нечетным номером, можно пренебречь).
ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 2-S/2014
125
ТРАНСПОРТ ЛЕСА
Критическая скорость такого поезда зависит исключительно от автомобиля-тягача и может быть найдена по формуле (5). Для автопоезда с двухосными прицепами, если считать, что инерцией дышла и поворачивающейся части с передними колесами можно пренебречь, гипотеза о прямолинейном движении автомобиля-тягача превращается в точное положение, так как в этом случае прицеп при движении не оказывает влияния на автомобиль-тягач.
Библиографический список
1. Камусин, А.А. Лесовозные автопоезда: учеб. пособие / А.А. Кумусин, А.В. Скрыпников, Е.В. Кон-драшева. - М.: МГУЛ, 2012. - 268 с.
2. 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.
3. Васильев, А.В. Строительство и реконструкция автомобильных дорог: справочная энциклопедия дорожника (СЭД). Т1 /А.В.Васильев, Б.С.Марышев, В.В.Силкин и др. - М.: Информавтодор, 2005. - 646 с.
4. 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.
5. Борисов, В.А. Исследование движения лесовозных автопоездов на горизонтальных кривых / В.А. Борисов. // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. - 2009. - № 2(65). - С. 73-80.
6. Борисов, В.А. Учет параметров движения и анализ устойчивости лесовозных автопоездов при торможении / В.А. Борисов // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. - 2009. - № 2(65). - С. 80-86.
7. Резникова, Н.Е. Анализ методов расчета уширения проезжей части / Н.Е. Резникова, В.А. Борисов // В мире научных открытий, 2009. - № 1. - С. 45-57.
8. Резникова, Н.Е. Изменения величины зазора безопасности при движении автопоездов на кривых и прямых горизонтальных участках / Н.Е. Резникова, В.А. Борисов // В мире научных открытий, 2009. - № 2. - С. 5-12.
9. Резникова, Н.Е. Особенности расчета скорости с применением ЭВМ при проектировании трассы дороги / Н.Е. Резникова, В.А. Борисов // В мире научных открытий, 2009. - № 2. - С. 13-19.
10. Резникова, Н.Е. Применение ЭВМ для анализа основных режимов движения лесовозных автопоездов / Н.Е. Резникова, В.А. Борисов // В мире научных открытий, 2009. - № 2. - С. 20-26.
SOME CRITERIA FOR STABILITY OF ROAD-TRAINS OF THE
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
Stability problem of road trains difficult, because the structural scheme of the road-trains are very diverse and,
in addition, the complexity of calculating the stability of long trains is compounded by the number of degrees offreedom.
Studies show that the critical speed of movement of road train, after which there is instability of the motion, can be
increased, mainly due to increase rigidity of the system and to a lesser extent, increased damping resistors.
Keywords: theory car, stability and instability of movement of the trains up to critical velocity of the vehicle.
References
1. Kumusin A.A., Skrypnikov A.V, Kondrasheva Ye.V. Lesovoznyye avtopoyezda [Timber-carrying trains]. Moscow. MGUL, 2012. 268 p.
2. 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.
3. Vasilyev A.V, Maryshev B.S., Silkin VV i dr. Stroitelstvo i rekonstruktsiya avtomobilnykh dorog [Construction and reconstruction of roads : reference encyclopedia Roadman] (SED). T.1. - Moscow. Informavtodor, 2005. 646 p.: il.
4. 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.
5. Borisov, V.A. Issledovaniye dvizheniya lesovoznykh avtopoyezdov na gorizontalnykh krivykh [Motion Study of logging trucks on horizontal curves]. Moscow State Forest University Bulletin - Lesnoj Vestnik. 2009. № 2(65). pp. 73-80.
6. Borisov, V.A. Uchet parametrov dvizheniya i analiz ustoychivosti lesovoznykh avtopoyezdov pri tormozhenii [Accounting motion parameters and stability analysis of logging trucks during braking]. Moscow State Forest University Bulletin - Lesnoj Vestnik. 2009. № 2(65). pp. 80-86.
126
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014
ТРАНСПОРТ ЛЕСА
7. Reznikova, N.E., Borisov V.A. Analiz metodov rascheta ushireniyaproyezzhey chasti [Analysis of calculation methods of broadening the roadway]. V mire nauchnykh otkrytiy. Krasnoyarsk: «Nauchno-informatsionnyy izdatelskiy tsentr», 2009. ISSN 2072-0831 № 1. pp. 45-57.
8. Reznikova, N.E., Borisov V.A. Izmeneniya velichiny zazora bezopasnosti pri dvizhenii avtopoyezdov na krivykh i pryamykh gorizontalnykh uchastkakh [Changes in the gap safety when driving trucks on curves and straight horizontal sections]. V mire nauchnykh otkrytiy. Krasnoyarsk: «Nauchno-informatsionnyy izdatelskiy tsentr», 2009. ISSN 2072-0831 № 2. pp. 5-12.
9. Reznikova, N.E., Borisov V.A. Osobennosti rascheta skorosti sprimeneniyem EVMpriproyektirovanii trassy dorogi [Features velocity calculation using computers when designing road route]. V mire nauchnykh otkrytiy. Krasnoyarsk: «Nauchno-informatsionnyy izdatelskiy tsentr», 2009., ISSN 2072-0831 № 2. pp. 13-19.
10. Reznikova, N.E., Borisov V.A. Primeneniye EVMdlya analiza osnovnykh rezhimov dvizheniya lesovoznykh avtopoyezdov [The use of computers for the analysis of the main modes of motion of logging trucks]. V mire nauchnykh otkrytiy. Krasnoyarsk: «Nauchno-informatsionnyy izdatelskiy tsentr», 2009. ISSN 2072-0831 № 2. pp. 20-26.
ПОВЫШЕНИЕ ТРАНСПОРТНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕСНЫХ ДОРОГ
A. А. КАМУСИН, проф. каф. транспорта леса МгУЛ, д-р техн. наук,
B. Я. ЛАРИОНОВ, проф. каф. транспорта леса МГУЛ, канд. техн. наук,
Д.М. ЛЕВУШКИН, доц. каф. транспорта леса МГУЛ, канд. техн. наук
kamusin@mgul.ac.ru, larionov@mgul.ac.ru ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса» 141005, Московская обл., г. Мытищи-5, ул. 1-я Институтская, д. 1, МГУЛ
В статье рассмотрена возможность использования вторичных ресурсов для производства асфальтобетонов.
Ключевые слова: дорожная одежда, асфальтобетон, отходы промышленности
ных дорог с покрытиями из щебня, гравия и грунтовые, улучшенные вяжущими.
В процессе эксплуатации дорог с подобными покрытиями возникают различные деформации - истирание покрытия, колейность, волны, ямы, пучины, нарушение поперечного профиля покрытия и др. В сухое время года такие покрытия обладают большой пылимостью.
Многие лесные дороги проходят через населенные пункты. Перечисленные выше факторы оказывают негативное воздействие на условия проживания населения этих поселков. К тому же в периоды распутиц возникает необходимость ограничения движения по этим дорогам. В результате нарушается график перевозок лесных грузов и сообщение между населенными пунктами.
Такие дороги требуют постоянного внимания для поддержания их эксплуатационных качеств. Затраты на содержание и средний ремонт могут составлять 11 % и более от стоимости строительства дороги.
Эффективная работа лесовозного транспорта и транспорта других пользовате-
Значительный объем перевозок лесопродукции осуществляется автомобильным транспортом, обладающим большой мобильностью и гибкостью. Рост интенсивности движения лесовозных автопоездов приходится не только на лесовозные дороги, но и на дороги общего пользования.
Лесовозные автопоезда обладают большой грузоподъемностью, динамичностью и высокими скоростными качествами. Соответственно дороги должны отвечать современным транспортным средствам.
Необходимость развития сети лесных автомобильных дорог при одновременном поддержании требуемого технического уровня существующих дорог на обозримую перспективу ставит перед наукой и лесной отраслью основную стратегическую задачу - применение экономичных дорожных конструкций и технологий, повышение надежности, увеличение сроков службы дорог за счет использования и внедрения нетрадиционных дорожных материалов.
В настоящее время в лесной отрасли эксплуатируется более 12 тыс. км магистраль-
ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 2-S/2014
127
