CC BY
9
Лесопромышленный комплекс. Транспортно-технологические вопросы
45
УДК 630*377.44
Д. В. Клоков, кандидат технических наук, доцент (БГТУ)
ОЦЕНКА НАГРУЗОЧНЫХ РЕЖИМОВ ТРАНСМИССИИ ПОГРУЗОЧНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН «БЕЛАРУС»
Работа посвящена оценке нагрузочных режимов трансмиссий погрузочно-транспортных машин с различными типами привода ведущих органов. Определены оптимальные параметры, которые позволят снизить нагруженность машин в целом.
Paper is to estimate the load transmission modes forwarders with various types of drive leading bodies. The optimum parameters that will reduce the load of the machine as a whole.
Введение. При проектировании лесных машин стремятся к созданию такой ее конструкции, которая имела бы минимальную массу, максимальный КПД и производительность, соответствующую заданной при работе в реальных условиях эксплуатации. В этом случае необходимо решить проблему оптимизации системы, которая для лесных машин является многопараметрической с учетом целого ряда ограничений.
Известно, что любой расчет связан с созданием эквивалентной схемы рассматриваемого элемента или агрегата конструкции, с оценкой и заданием нагрузок, действующих на них. Под нагрузками в данном случае следует понимать не только силовые нагрузки (и их производные) на шасси базовой машины и технологическое оборудование, но и другие оценочные величины, такие как виброускорения, звуковое давление, которые являются функциями времени. Изменение во времени оценочных величин при движении машины в реальных условиях определяет эксплуатационный нагрузочный режим.
Основная часть. Наглядное представление об эксплуатационном нагрузочном режиме можно получить по его временной реализации, которую определяют различными способами моделирования, измерений, записи и воспроизведения.
В качестве примера ниже приведены некоторые результаты этой работы.
Зависимость коэффициента динамичности трансмиссии Кд погрузочно-транспортной машины с колесной формулой 4К4 (а) и 6К6 (б) от разных темпов включения муфты сцепления при установке различных двигателей приведена на рисунке.
У машины 4К4 с установкой двигателя Д-245, как видно из рисунка, коэффициент динамичности трансмиссии Кд уменьшается на 21-35% по сравнению с машиной с двигателем Д-243.
Необходимо иметь обоснованное представление о режимах работы двигателя, в том числе и его загрузке крутящим моментом, для прогнозирования эксплуатационных свойств, расчета и испытания узлов, механизмов и систем. Измерителем этого показателя является коэффициент загрузки двигателя крутящим моментом.
Исследования эксплуатационных режимов при работе погрузочно-транспортной машины в различных производственных условиях, и в частности полученные данные, позволяют выбрать наиболее приемлемый двигатель. Установлено, что с увеличением энергонасыщенности машины коэффициент загрузки двигателя на основных рабочих передачах уменьшается.
2,5 2,0
Кд 1,5
1,0
0,5
¿сц с
3,0
2,5 2,0
Кд 1,5
1,0
Д-243 0,5 Д-245
■ / Д-245 Д-245.2
3,0
б
Зависимость коэффициента динамичности трансмиссии Кд погрузочно-транспортной машины с колесной формулой 4К4 (а) и 6К6 (б) от разных темпов включения муфты сцепления при установке различных двигателей
tсц, с
а
46 ISSN 1683-0377. Труды БГТУ. 2013. № 2. Лесная и деревообрабатывающая промышленность
Для выявления максимальной нагруженности трансмиссии при работе погрузочно-транспортной машины в тяжелых режимах эксплуатации были поставлены опыты с переездом неровностей.
Переезд пороговой неровности (Нп = 0,6 м, Ьп = 0,38 м) на скорости 2,5 км/ч показал, что значения максимального Мкр на задней полуоси достигает 20 кН-м в момент наезда на неровность колесами технологического модуля, в то время как на передней полуоси момент соответственно не превышает 10 кН-м.
В момент съезда с неровности как передними, так и задними колесами за счет толкающей силы возникают моменты соответственно на передней полуоси Мкр = 10 кН-м и на задней полуоси Мкр = 15 кН-м.
Таким образом, размах изменения моментов по амплитуде относительно нулевой линии при переезде груженым сортиментовозом неровностей в виде пней составляет: передняя полуось ±10кН-м; задняя полуось ±20 кН-м. Коэффициенты динамичности в этом случае следующие: КдМ1 = 3,2-3,5, КдМ2 = 3,4-3,7.
Для того чтобы получить представление о нагруженности трансмиссии в реальной эксплуатации, исследования проводились на типичных производственных волоках с типизированным микропрофилем. При движении машины по такому волоку характер динамических нагрузок в значительной мере усложняется, когда на полученных зависимостях наблюдается периодичность процессов или происходит наложение частот колебаний возмущающего воздействия и колебания крутящего момента носят случайный характер.
Анализ результатов по нагруженности трансмиссии при установившемся движении показал, что крутящие моменты на обеих полуосях при движении груженого и снаряженного форвардера с различными скоростями имеют схожий характер изменения. Причем на передней полуоси при установившемся движении максимальные значения Мкр изменяются в пределах 4-5,2 кН-м и превышают развиваемые моменты на задней полуоси, которые изменяются в пределах 2,5-4,9 кН-м. Средние значения при этом составляют соответственно: передняя полуось тпер = 2,7 кН-м, задняя - 1,58 кН-м.
При отключении привода заднего моста на всех режимах нагруженность передней полуоси значительно возрастает, тпер = 3,4 кН-м при диапазоне изменения экстремумов 0,9-6,7 кН-м. Причем различие в максимальных значениях Мкр переднего моста груженого и снаряженного составляет 2 кН-м.
Характер изменения Мкр на обеих полуосях с изменением как скорости движения, так и объема перевозимого груза изменяется. Наблюдается увеличение диапазона частот распределения Мкр
с увеличением скорости движения, и наоборот, снижение частоты изменения Мкр с увеличением массы перевозимого груза.
Полученные данные показывают, что в тяжелых условиях эксплуатации включение привода заднего моста значительно снижает на-груженность всей трансмиссии машины.
Анализ нагруженности трансмиссии машины показал, что значения крутящих моментов на передней полуоси превышали развиваемые моменты на задней полуоси на 40-80% при всех режимах движения. При отключении привода заднего моста нагруженность передней полуоси возрастала в 1,5-2 раза.
Форвардер представляет вероятностную динамическую систему с несколькими стационарными процессами на входе и выходе. Параметры выходных процессов и их количество определяются в каждом конкретном случае конкретной постановкой задачи исследования, и поэтому при определении параметров шин необходимо рассматривать предложенную математическую модель колебаний погрузочно-транспортной машины в комплексе [1]. Для оценки параметров в качестве выходного процесса будем использовать величину нагруженности трансмиссии машины по коэффициенту динамичности Кдин.
В задачу определения оптимальных параметров входил расчет оптимальных крутильных же-сткостей шин и коэффициентов неупругого сопротивления при условии минимизации целевой функции и соблюдении условий ограничения.
Для проведения расчетов определялись необходимые параметры, входящие в выражения целевой функции и ограничений. Расчеты проводились при следующих условиях: скорость движения принималась в пределах 3,6-10,8 км/ч; объем рейсовой нагрузки - 6-13 м3; перераспределение вертикальной нагрузки между передним и задним мостом стремится к 1; поверхность движения - пасечный волок.
Заключение. Анализом полученных результатов установлено, что область оптимальных параметров определяется следующими интервалами: жесткость шин с = 640-700 кН/м, коэффициент неупругого сопротивления к = 60-75 кН-с/м.
Реализация рекомендуемых оптимальных параметров позволит снизить величину средних квадратичных значений крутящих моментов в трансмиссии на 12-15%, а следовательно, и на-груженность машины в целом.
Литература
1. Клоков, Д. В. Имитационная модель движения лесной погрузочно-транспортной машины типа 8К8 / Д. В. Клоков // Труды БГТУ. Сер. II, Лесная и деревообраб. пром-сть. - 2008. -Вып. XVI. - С. 122-126.
Поступила 21.02.2013
