CC BY
103
УДК 630.*377.4
АНАЛ1З ПЛАВНОСТ1 РУХУ СОРТИМЕНТОВОЗА НА БАЗ1 КОЛ1СНОГО ТРАКТОРА
М.М. Борис, доцент, к.т.н., Нацюнальний лкотехшчний унiверситет УкраУни (м. Льв1в)
Анотаця. Представлено результати теоретичних та експериментальних досл,джень впливу параметр,в компонування та жорсткост, шин на плавмсть руху тракторного сортиментовоза , виконано гх анал1з.
Ключов1 слова: л-сотранспортний зааб, дорога, математична модель, коливання, плавмсть руху.
Вступ
У люовш галузi переважно! бшьшост кра!н св^у провщною е сортиментна технологiя заготiвлi деревини. Для транспортування сортиментiв, поряд iз автопотягами, широко використовуються форвардери, базою яких е колюш трактори. Таю машини, зазвичай, мають шарнiрно-зчленовану раму, на переднш частинi яко! розмщено тягач, а задня служить площадкою для формування пакета деревини. Особливютю !х е ще й те, що всi колеса машини е тяговими.
За певних експлуатацшних умов таку машину може замшити сортиментовоз на базi колiсного лiсопромислового трактора, до якого за допомогою тягового або тягово-опорного зв'язку приеднуеться причеп або напiвпричеп, на спецiальнiй платформi якого закрiплюеться пакет деревини.
Мета i постановка задачi
Застосування колюних лiсопромислових тракторiв як тягачiв для машин, призначених для транспортування деревини з верхшх складiв або безпосередньо з люосш до нижнiх складiв лiсових пiдприемств, вимагае перевiрки й ощнки основних експлуатацiйних властивостей. Оскшьки такий лiсотранс-портний засiб рухаеться нерiвностями лiсових дорiг та лiсосiк, постае потреба в ощнщ його плавносп руху i впливу на не! параметрiв конструкци та компонування [1].
Однак правильно ощнити плавнiсть руху колюних машин складно через вщсутнють техшчно обгрунтованих норм з точки зору надшносп закрiплення вантажу та сприйняття ним коливань. Прийнято вважати, що у випадку наближення пришвидшень шдресорно! частини машини до g (9,81 м/с2) вантаж потребуе надшного закрiплення, а якщо його не закршлювати, то пришвидшення не повинш перевищувати 0,6 - 0,8 g [2]. Для ванташв, бiльш чутливих до iнтенсивних коливань, величини допустимих пришвидшень рекомендують брати ще нижними: максимальнi ¿тах = 0,7 g i середньоквадратичнi о ~ = 0,3 g [3]. Вiдомо також, що зменшення коливань можливе за рахунок вдосконалення систем
пiдресорювання або зменшення швидкостi руху.
Дослщження плавностi руху сортиментовоза
Для дослщження плавносп руху сортиментовоза розроблено його
розрахункову модель (рис. 1), яка описуе коливання люотранспортно! системи у вертикальнш поздовжнiй площинi. На схемi прийнято такi позначення: тТ i тП - маси вщповщно тягача i напiвпричепа з пакетом деревини; Fik - поздовжш сили взаемоди колiс к-то! осi --того вiзка з дорогою; Fшфi = М /Гщ - поздовжнi реакцп у шинах тягових колiс (Гд,- - динамiчний радiус колеса); -
вертикальна реакщя м1ж дорогою i колесами; поздовжт Fc1(2) i вертикальт Zc1(2) реакци в елементах сiдлово-зчiпного пристрою (1) та шарнiрi крiплення рами натвпричепа до осi балансирного Bi3^ (2); аТ i bT - вщсташ вiдповiдно вiд передньо1 i задньо1 осей тягача до його центра ваги; l i ln - вщсташ мiж вiссю сщлово-зчшного пристрою та вiдповiдно балансирним вiзком i центром ваги напiвпричепа; 1н i 1в - вiдстанi вiдповiдно мiж вiссю заднього моста тягача i передньо1 вюсю балансирного вiзка та мiж осями вiзка напiвпричепа; сТ - змщення осi сiдлово-зчiпного пристрою вiд осi заднього вiзка тягача; hT i hn - вiдстанi вiд опорной поверхнi до центрiв ваги вщповщно тягача i напiвпричепа; hoT i hon - висота мiж вiссю сiдлово-зчiпного пристрою та центрами ваги вщповщно тягача i напiвпричепа; h0B -висота мiж центром ваги натвпричепа i вiссю балансирного вiзка; ZT(n), хцщ i ат(п) -вщповщно вертикальт, поздовжнi та кутовi поздовжнi перемiщення мас тягача (Т) та натвпричепа (П) машини.
Диференщальт рiвняння коливно1 системи (рис. 1) складено iз загальноприйнятими допущеннями [2] iз застосуванням принципу Д'Аламбера:
а) коливання у вертикальнш площинi
тт Zt + Zc1 - е ZUii = 0; i -1
mn zn Zc1 Zс2 е Zш3к - 0;
k -1
б) коливання у горизонтальны площин
mХТ + Fc1 - е F + е Zшj i- 0;
i- 1 i- 1
mnxn - Fc1 - Fc2- е F3k- 0;
k -1
в) коливання у вертикальнш поздовжнш площинi (навколо поперечних осей, що проходять через центри вщповщних мас)
тТ К Т (ХТ + Чгкa Т ) - Zc1(bT - СТ ) Zш1аТ +
2 2
+ ^ 2 bT + Fc1h0T + е FA - е Fm i КТ - 0;
i- 1 i- 1
тП К П (ХП + qika П ) Zc1ln + Zc 2 (l + ln) +
2
z ш 3k (l - ln ) - Fc1hOn Fc 2 КОВ +
k -1
+ е2 F3khn =
k -1
де qfk - висота нерiвностей опорно1 поверхт пiд колесами.
Маса тягача розглядаеться як тверде тiло i включае в себе жорстко пов'язан з нею маси кабши, водiя, пасажирiв, двигуна i трансмюп. Маса пакета деревини розглядаеться як абсолютно жорстке тшо. Сили, що входять у рiвняння, визначалися за вiдповiдними вираженнями [4].
Отриманi рiвняння дають змогу моделювати на ПК процеси руху люотранспортного засобу, якi е характерними для реальних умов його експлуатацп. За цих умов повнiстю вщображаеться характер взаемозв'язюв транспортних ланок та 1х вплив на параметри руху.
2
Давачi кршилися до вузлiв i агрега™ машини, а ix розмiщення не впливало на рух машини й не обмежувало дiй оператора. Доцшьнють розмiщення давачiв у цих мюцях машини зумовлена вибором параметрiв дослщження, доступнiстю для встановлення та перевiрки стану пiд час замiрiв, надшнютю крiплення та унеможливленням ix пошкодження у процесi проведення експериментальних дослщжень.
Рис. 3. Схема сортиментовоза на 6a3i лiсопромислового колiсного трактора Т-157 i3 двохосьовим напiвпричепом з мюцями встановлення давачiв: ДВП, ДПП, ДЧО i ДЧ - давачi вiдповiдно вертикальних та поздовжнiх
пришвидшень, частоти обертання п'ятого колеса i часу
Величини вертикальних пришвидшень у вщповщних точках тягача i натвпричепа фiксувалися за допомогою
потенцiометричних давачiв МП-95, величини швидкостей - за допомогою давачiв ДУСУ-1-30 АС. Шд час дослщжень змiнювалися тиск у шинах натвпричепа i база сортиментовоза шляхом перемщення мiсця кршлення балансирного вiзка до рами натвпричепа. Результата рееструвалися осцилографом К-12-22. Осцилограми оброблялися методом ординат iз застосуванням для подальшого 1х опрацювання середовища Excel. Порiвняння результатiв експериментальних i аналiтичних дослiджень засвiдчили близькiсть 1х значень.
Висновок
Результати експериментальних дослщжень плавностi руху сортиментовоза показали, що найбiльшi вертикальнi пришвидшення спостерiгаються над вюсю балансирного вiзка натвпричепа, а зменшення жорсткостi шин напiвпричепа на 47,5 % призводить до зменшення пришвидшень над вюсю балансирного вiзка на 30 %. У процесi виконаних дослщжень виявлено, що у разi
збiльшення жорсткостi шин з 0,6 до 1,0 МН/м зростають пришвидшення на сидшт та рамi над передньою вiссю на 9 - 58 %. Тому параметри шин повинн узгоджуватися як з ергономiчними, так i з еколопчними вимогами [5].
Для сортиментовоза на базi трактора Т-157 з двохосьовим натвпричепом 2ПТС-887 рацiональними значеннями загального компонування е такi: змiщення сщлово-зчiпного пристрою вiд задньо'! осi до центра ваги тягача на вщстань 0 - 40 см i встановлення бази напiвпричепа у межах 5,0 - 5,5 м, що дасть змогу розподшяти навантаження мiж тягачем i напiвпричепом у вщношент 1:2,5-3,5; жорсткiсть шин - 600 -800 кН/м. Таке поеднання параметрiв дозволить пiдвищити швидкють руху машини iз умови забезпечення потрiбноl плавностi руху в 1,3 рази.
Таким чином, отримат результати експериментальних i теоретичних дослщжень засвiдчили, що головним засобом покращення плавностi руху сортиментовоза е зменшення жорсткост шин напiвпричепа. Виходячи з вище вказаного, можна стверджувати, що з точки зору надшност кршлення вантажiв допустимими
величинами вертикальних пришвидшень над вюсю балансирного вiзка е 0,39 - 0,45 g, як е вищими за рекомендованих [3].
Лггература
1. Библюк Н.И. Основы динамики колесных
лесотранспортных машин. - Львов, 1989. - 208 с. - Деп. в УкрНИИНТИ 15.01.91, № 126 - Ук 91.
2. Ротенберг Р.В. Подвеска автомобиля. - М.:
Машиностроение, 1972. - 392 с.
3. Яценко Н.Н., Прутчиков О.К. Плавность
хода грузовых автомобилей. - М.: Машиностроение, 1969. - 220 с.
4. Библюк Н.1., Борис М.М., Герис М.1.,
Юцул А.Я. Вплив параметрiв компонування та жорсткост шин на плавнють руху люотранспортно'! машини // Вюник ХДТУСГ: Збiрн. наук.-техн. праць. - Харюв: ХДТУСГ. -2004. - Вип. 23. -С.348 - 354.
5. Мклеш М., Данко Б., Библюк Н.1.,
Стиранiвський О.А., Борис М.М. Вплив плавност ходу трелювально-
транспортних машин на 1х техшко-економiчнi показники // Науковий вiсник: Люовий комплекс напередоднi ХХ1 столiття: освга, наука, виробництво: Зб. наук.-техн. пр. - Львiв: УкрДЛТУ. - 1999. - Вип. 9.6. -С.71 - 76.
Рецензент: В.1. Клименко, професор, к.т.н., ХНАДУ.
Стаття надiйшла до редакци 18 вересня 2008 р.
