Введение к работе
Актуальность темы
Наиболее энергоемкими в лесной промышленности являются погрузочно-разгрузочные, штабелевочные и другие переместительные операции, поэтому вопросы создания подъемно-транспортных машин с оптимальными характеристиками являются актуальными
В настоящее время в лесной промышленности России на погрузке древесного сырья в виде хлыстов и деревьев с кроной применяются лесопогрузчики перекидного типа классов грузоподъемности 25 - 40 кН (ЛТ-65Б, ЛТ-188, ЛТ-240) В конструкциях выпускаемых лесопогрузчиков применяется механизм поворота нижней челюсти захвата, состоящий из звездочек и роликовых цепей, установтенных в жесткие направляющие В процессе эксплуатации лесопогрузчиков возникают следующие характерные неисправности данного механизма износ зубьев звездочек, образование кольцевых канавок на пальцах цепи в зоне контакта со щеками, износ отверстий щек цепи механизма в продольном направлении Эти неисправности вызывают порывы цепей и другие отказы при наработке менее установленного ресурса машины Из анализа материалов эксплуатационных испытаний на надежность опытных и серийных образцов лесопогрузчиков можно сделать вывод о том, что наиболее слабыми элементами механизма поворота нижней челюсти является роликовая цепь и звездочка Для повышения надежности указанного механизма требуется проведение комплексных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию эффективных конструкций механизмов поворота захвата лесопогрузчиков перекидного типа
Проведенный анализ материалов патентного фонда за последние 40 лет показал, что существует ряд изобретений, касающихся механизмов поворота захвата, в конструкциях которых звездочка и цепь заменены рычажными звеньями Рычажные механизмы более надежны за счет меньшего количества шарнирных звеньев Но эти механизмы не получили распространения в конструкциях лесопогрузчиков перекидного типа, что объясняется отсутствием результатов исследований и обоснований их кинематических параметров и динамических нагрузок, возникающих в процессе набора пачки лесоматериалов Следовательно, тема диссертации, направленная на обоснование параметров и разработку конструкции механизма поворота захвата лесопогрузчика перекидного типа, является актуальной
Целью работы является совершенствование кинематики и динамики механизма поворота захвата гусеничных лесопогрузчиков перекидного типа классов 25 — 40 кН
Задачи исследования Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи
1 Разработать и обосновать кинематическую схему и конструкцию механизма поворота захвата гусеничного лесопогрузчика перекидного типа
2 Разработать математические модели систем «Лесопогрузчик -груз», «Механизм поворота - груз», «Механизм поворота - рабочий орган -груз», учитывающие влияние на величину динамических нагрузок в элементах конструкции механизма поворота конструктивных и эксплуатационных факторов в процессе набора пачки лесоматериалов
3. Исследовать влияние на динамическую нагруженность элементов конструкции механизма поворота эксплуатационных и конструктивных факторов Выполнить обоснование параметров кинематики механизма поворота захвата рычажного типа
4 Выполнить экспериментальные исследования с целью проверки адекватности математических моделей и достоверности полученных результатов
Объектами исследований являются лесопогрузчики перекидного типа, процессы набора пачки лесоматериалов, динамика системы «лесопогрузчик -груз»
Предметом исследований является рычажный механизм поворота захвата лесопогрузчика перекидного типа
Методы исследования Методы математического и имитационного моделирования с применением ЭВМ, теория планирования эксперимента, методы тензометрирования с применением информационно-измерительной системы
Научная новизна
Разработаны математические модели процесса набора груза лесопогрузчиком перекидного типа, позволяющие выполнять оптимизацию конструктивных параметров рычажного механизма поворота захвата на стадии проектирования
Впервые выполнен анализ кинематики и динамики рычажного механизма поворота захвата лесопогрузчика перекидного типа
Практическая значимость работы
Разработан рычажный механизм поворота захвата (заявка на предполагаемое изобретение № 204107207/11 от 10 03 2004), обеспечивающий снижение динамических нагрузок на элементы конструкции рабочего оборудования Результаты исследований могут быть использованы при проектировании рычажных механизмов поворота рабочих органов лесных машин
Результаты исследований динамики процессов набора груза и влияния на уровень нагруженности механизма поворота захвата конструктивных и эксплуатационных факторов обеспечивают повышение надежности механизмов поворота захвата лесопогрузчиков перекидного типа
Реализация работы Результаты работы приняты ОАО «Завод Краслесмаш» для использования при проектировании лесопогрузчиков, а так же внедрены в учебный процесс Сибирского государственного технологического университета на кафедре «Технологий и машин природообустройства»
Апробация работы. Результаты исследований и разработок докладывались и обсуждались на Всероссийских научно-практических конференциях «Химико-лесной комплекс - проблемы и решения» в 2004 -2006 гг, на семинарах кафедры «Технологий и машин природообустройства» СибГТУ
Публикации По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ
Основные положения, выносимые на защиту
1 Кинематическая схема рычажного механизма поворота захвата лесопогрузчика перекидного типа
2, Математические модели систем «Лесопогрузчик - груз», «Механизм поворота - груз», «Механизм поворота - рабочий орган - груз» в процессе набора пачки лесоматериалов
3 Методика обоснования параметров механизма поворота захвата с
учетом инерционных сил, возникающих при движении лесопогрузчика в
процессе внедрения захвата в штабель, установившемся движении штоков
гидроцилиндров и неравномерном вращении нижней челюсти с грузом по
критерию максимальных нагрузок на штоки гидроцилиндров привода
поворота захвата
4 Результаты экспериментальных исследований нагруженности
элементов конструкции захвата в процессе набора груза
Личное участие автора заключается в разработке основных положений, определяющих новизну и практическую значимость, определении целей и задач работы Все основные научные результаты работы получены лично автором, результаты совместных исследований снабжены ссылками на соответствующие источники
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографического списка из 106 наименований и 3 приложений Диссертация изложена на 133 страницах и содержит 28 рисунков и 21 таблицы
Работа выполнялась в 2004 - 2007 годах в Сибирском государственном технологическом университете на кафедре «Технологий и машин природообустройства»
