Введение к работе
Актуальность темы. Эффективность лесозаготовительной промышленности во многом определяется эффективностью работы трелевочных машин. В настояадзе время на трелевку древе синьг приходится около 20 затрат по всем видам лесозаготовительного производства. Трелевочный трактор служит базой для создания специальных лесосечных машин различного назначения, внедрение которых позволило существенно увеличить производительность и уровень механизации труда на лесозаготовках. Однако современные лесосечные машины отечественного производства имеют пока ещё низкие значения коэффициентов технической готовности и использования, а также сменную и годовую производительность при больших массах и энергоёмкости. Это превде всего связано с тем, что применяемые математические модели и метода расчёта производительности и энергоёмкости лесосечных машин не учитывают их конструктивные особенности и динамические свойства, а также динамическое сопротивление волока. В результате потенциальные показатели эффективности работы трелёвочных машин не достаточно увязываются с их свойствами и техническими решениями, а реализуемые значения показателей ниже желаемых несмотря на продолжение тенденции к возрастанию знергонасыщенности трелёвочных систем. К настоящему времени резервы повышения эффективности работа трелёвочных машин без принципиального изменения технологии лесосечных работ и их технических решений почти исчерпаны. При современных технологиях трелёвочные тракторы как при трелёвке древесины, так и холостом ходе перемещают тяжелое технологическое оборудование, затрачивая непроизводительно часть энергии; при таких технологиях очень низкий коэффициент использования во времени технологического оборудования, дальнейшее повышение эффективности технологического процэсса на лесозаготовках должно проводиться на основе научных разработок с учётом динамических свойств трелёвочной системы и волока.
Для резкого повышения эффективности лесосечных работ, снижения экологического ущерба от воздействия машин на лесную почву на кафедре ЛГ и КМ ЛТА в содружестве с ГСКБ ОГЗ обоснована модульная система машин для гибкой технологии лесосечных работ. Модульная система машин формируется из энергетических, технологических, ле-сотрансгортных и гогрузочно-рззгрузочных модулей. Разработка тео-
рий формирования процесса функционирования лесотранстшртных модулей системы машин для обоснования их параметров и технических решении углубит теорию машин первичного транспорта леса и будет содействовать созданию модульной системы машин для гибкой технологии лесозаготовок.
цель работы - повышение производительности и снижение энергоемкости процесса трелевки леса путём обоснования параметров и технических решений модульных трелевочных систем на основе теории формирования процесса их функционирования на лесозаготовках.
Объекты и методы исследований. Объектом теоретических исследований являлась система "оператор - регулятор - трелевочная модульная подсистема - волок" с полной информацией, адекватно отражающая параметры, режимы работы, динамические свойства ее звеньев и условия эксплуатации на лесозаготовках. Из многочисленных типов лесосечных машин, применяемых на трелевке леса, в качестве конкретных объектов исследований использованы ТДТ-55А, ТБ-І, ЇБГ-І, ТБ-І-І8, ЛП-І7А, ЛП-І8А, оснащзнные электроизмерительным оборудованием.
6 основу исследований положены методы современного научного проникновения, включая методы теоретической механики, математического моделирования, теории систем автоматического регулирования и управления с применением ЭВМ.
Научная новизна. Научная новизна работы заключается в создании теории формирования процесса функционирования лесотранспорт-ных модулей системы машин для гибкой технологии лесозаготовок, включающей разработанные математические модели и методики оценки формируемых показателей цроизводителкности, энергоёмкости, усталостной прочности по стохастическим критериям эффективности их функционирования, содержащих динамические свойства системы и сопротивления волока, позволяющей на стадии создания модульных трелёвочных систем оптимизировать параметры силового контура от двигателя до грунта (трансмиссии, ходовой части) с учётом переменной массы модуля и научно обосновать технические решения, что даёт возможность повысить эффективность лесосечных работ.
Значимость для теории и практики. Совокупность разработанных математических моделей и методик оценки формируемых показателей модульных трелёвочных систем по стохастическим критериям эффективности процесса их функционирования, результаты их исследования
на ЭВМ, а также ряд полученных впервые теоретических и экспериментальных данных по нагруженности и динамическим свойствам участков системы, явившихся основой для определения оптимальных параметров и новых технических решений, можно считать теорией формирования процесса функционирования лесотранспортных модулей системы машин для гибкого лесозаготовительного производства, значительно углубляющей общую теорию лесосечных машин.
Разработанные математические модели и методики оценки формируемых показателей модульных трелёвочных систем позволяют:
оценивать и корректировать динамические свойства, назначать режимы работы лесотранспортных модулей системы машин .для гибкой технологии лесосечных работ на стадии их создания;
научно обосновывать новые технические решения по модульным лесосечным машинам;
оценивать влияние динамаческих свойств, параметров и технических решений по модульным трелевочным системам на их основные технико-экономические показатели эффективности применения, влючая производительность и энергоёмкость процесса.
Научные положения, выносимые на защиту.
-
Теория формирования процесса функционирования лесотранспортных модулей системы машин для гибкого лесозаготовительного производства, включающая разработанные математические модели и методики оценки формируемых показателей производительности, энергоёмкости процесса, запаса усталостной прочности конструктивных элементов и других по стохастическим критериям эффективности процесса функционирования на трелёвке леса.
-
Новый подход к моделирования процесса функционирования лесотранспортных модулей да сспссе учёта его нестационарности, позволяющий повысить точность и достоверность исследований.
-
Стохастические критерии эффективности процесса функционирования лесотранспортных модулей на трелёвке леса.
-
Показатели оценки времени, скорости, производительности и энергоемкости процесса трелёвки леса с учётом динамических свойств лесотранспортных модулей и статистических характеристик волока.
-
Методика оценки формируемых показателей времени, скорости, производительности и энергоёмкости трелёвки леса по критериям эффективности процесса функционирования лесотранспортных модулей
- б -
на лесозаготовках.
Є. Методика оценки формируемых показателей запаса усталостной прочности конструктивных элементов лесотранспортных модулей по критериям эффективности процесса функционирования на лесозаготовках .
7. Новые технические решения по конструкции модульных трелёвочных систем, защищенных авторскими свидетельствами на изобретения.
Апробация работы. Основные научные положения диссертационной работа доложены и одобрены на юбилейной научно-технической конференции в ИГУ (г. Петрозаводск, 1976 г.). Всесоюзной научно-технической конференции в МЛТИ (г. Москва, 1980 г.), на научно-технической конференции, посвященной 50-летию ВЛТИ (г. Воронеж, 1981 г.), Краевой научно-технической конференции в СИБТИ (г. Красноярск, 1986 г.), научно-технических конференциях в УИН (г. Ухта, 1975...1985 г.г.), научно-технических конференциях в ЖА <г. С.Петербург, 1987...1996 г.г.), на технических советах ГСКБ АО ОТЗ (1976...1979, 1986...1991 Г.Г.), ЧФ НОТ (1980...1984 Г.Г.), CSS НАТИ (Г986 г.), а также включены в научно-исследовательские отчёты по темам кафедры лесных гусеничных и колёсных машин СШЛТА, ответственным исполнителем которых был автор (1986...1995 г.г.).
Реализация работы. Основные результаты работы внедрены в АО "Онежский тракторный завод", Северо-Западном филиале НПО "ІІАТИ", производственных объединениях лесного комплекса и учебный процесс кафедры лесных гусеничных и колёсных машин Санкт-Петербургской лесотехнической академии.
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 2 монографиях, 60 статьях, 3 авторских свидетельствах на изобретения и включены в опубликованные 2 учебных пособия и методические указания. Результаты исследований отражены в научно-технических отчётах.
Структура и объём работы, диссертация состоит из введения, 8 разделов, заключения, списка литературы 224 наименования и приложений. Основное содержание работы изложено на 336 страницах машинописного текста, иллюстрировано 55 рисунками и 19 таблицами. В приложения (53 с.) включены вспомогательные данные, акты о внедрении результатов исследований.
- г -