Введение к работе
Актуальность темы. Современная тенденция лесозаготовок в Российской Федерации - сохранение лесных ресурсов в малолесных районах путем проведения несплошных рубок и рубок ухода за лесом машинами с полным выполнением лесоводственных требований. Более того, эти машины и агрегаты должны соответствовать динамическим требованиям, поскольку динамическая нагруженность определяет производительность, долговечность и экономичность машин. Реализуется современная технология заготовки леса (первичной обработки деревьев) на несплошных рубках в сортименты.
Группу машин без совмещения технологических операций представляют
сучкорезные машины (СРМ). Однако интенсивнее создаются
многооперационные машины: валочно-сучкорезные, сучкорезно-
раскряжевочные и валочно-сучкорезно-раскряжевочные. Примером развития современных технологий служат страны Скандинавии (Финляндия, Швеция и др.), реализуемых харвестерами и форвардерами. Основным рабочим органом первых машин является сучкорезно-раскряжевочный агрегат.
Системное моделирование технологических процессов срезания сучьев,
раскроя и раскряжевки хлыстов представляет актуальную задач}'
совершенствования новой техники и повышения эффективности ее функционирования. Оно позволяет определять закономерности функционирования агрегатов и всего привода (силовой подачи) первичной обработки дерева, устанавливать динамическую нагруженность, решать задачи функционального анализа и параметрической оптимизации. Суть в том, что вибронагруженность динамической системы, ее устойчивость и функционирование определяют внешнее воздействие, структура, оптимальные или рациональные параметры и характеристики упруго-диссипативных связей.
Цель работы заключается в обосновании рациональных структур первичной обработки дерева и определении оптимальных или рациональных параметров, минимизирующих вибронагруженность приводов. Для достижения
-
Проанализировать качество древесных стволов (хлыстов), средства и способы раскроя хлыстов и срезания сучьев.
-
Разработать модели гидро- и электроприводов протяжки и раскряжевки дерева.
-
Исследовать вибронагруженность приводов в пусковых и установившихся режимах функционирования.
-
Установить расчетные параметры приводов, минимизирующие их вибронагруженность.
-
Апробировать теоретические положения экспериментально на специальном стенде протяжки деревьев.
Решение поставленных задач осуществлялось аналитическими методами моделирования, операционного исчисления Лапласа пусковых процессов и
спектральной теории стационарных случайных процессов установившейся причнжки дерева.
Научная новизна исследования:
-
Развита обобщенная модель СРМ" с гидроприводом ее декомпозицией на тгодсистемы и аппроксимациями внешнего воздействия единичного, тголигармонического и случайного характера.
-
Установлены функциональные закономерности нагруженности тидронривода в пуско-тормозных и установившихся режимах протяжки.
-
Разработана динамическая модель гидроприводной раскряжевки дерева с аішроксимациеігвнешнего воздействия- кгрежимов" пиления.
-
Установлены закономерности нагруженности гидропривода в трех режимах поперечного пиления.
5~. Разработана трехмассовая модель раскряжевочной установки с дисковой пилой, электроприводом иупруго-диссипативной муфтой.
-
Определены функциональные закономерности нагруженности электропривода в различных режимах поперечного пилеіогя дерева.
-
Разработаны динамическая модель СРМ с электромеханическим приводом и ее упрощенные варианты.
-
Установлены закономерности функционирования и нагруженности электропривода протяжки дерева и рациональные значения параметров.
-
Установлены динамические характеристики гидро- и электропривода протяжки дерева, а также закономерности их стационарного функционирования.
-
Определены закономерности изменения инерционно-жесткостных параметров консольно-протаскиваемого дерева с упругим и амортизированным стволом. Обоснована возможность исследования стационарного случайного процесса протяжки со средней инертностью обрабатываемой части дерева.
Практическая значимость работы:
-
Исследованы способы раскроя хлыстов на предприятиях, а также автоматизированные способы и предложена кусочно-линейная оптимизация-нх раскроя.
-
Выявленные рациональные структуры и квазиоптимальные параметры систем протяжки и раскряжевки минимизируют их динамическую нагруженноств.
Т. ГГредложеная эффективная горизонтальная модель обработки
спиленного дерева без его подъема и съема агрегата отражает простейшую и экономичную технологию первичной обработки дерева.
4. Установленные параметры гидро- и электроприводов и рациональные режимы их функционирования обеспечивают минимум их вибронагруженности.
5. Экспериментальные исследования протяжки деревьев различных параметров при различной податливости гидросистемы подтвердили теоретические положештя нагрркенносга привода и расчетные параметры упруго-диссипативпых связей.
Достоверность результатов. Максимальное расхождение теоретических и экспериментальных исследований нагруженности гидропривода не превышает 18 %. На увеличенное расхождение оказало влияние обнаруженное повышенное трение в редукторах рябух. Изменение средней инертности дерева при протяжке одного сортимента не превышает 5 %, а всего 20-метрового дерева от исходного значения — 30 %.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии им. СМ. Кирова в 2003-2007 гг.
Научная работа по теме является победителем конкурса грантов 2006 г. для аспирантов (диплом Правительства Санкт-Петербурга АСП № 306151).
Основные результаты исследований рекомендованы к внедрению в ЦНИИМЭ.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 6 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и приложения. Изложена на 157 страницах машинописного текста, включая 10 таблиц и 36 рисунков. Список используемых источников состоит из 90 наименований.
