Динамика нагруженности трелевочного оборудования колесных тракторов при различных конструктивных схемах подвеса пачки деревьев

 

Симанович В.А., Клоков Д.В., Бобрович В.А., Бычек А.Н.

(БГТУ, г. Минск, Республика Беларусь)

 

Dynamic changes of forces skidding equipment of wheel skidders.

 

Колесные лесные тракторы осуществляют транспортировку деревьев и хлыстов преимущественно в полуподвешенном состоянии. Это связанно с компоновочным расположением трелевочного оборудования на раме базового шасси и его весовыми параметрами. Расположение оборудования на задней полураме (ЛТ-157, ЛТ-171А) и на навеске гидравлической системы (ТТР-401, ТТР-402), а двигателя на передней полураме позволяет получить весовое распределение обеспечивающее нагрузку на задний мост на 20-25% выше переднего в момент трелевки пачки деревьев.

В трелевочных тракторах имеющих тросо-чокерную оснастку и формирующее устройство в виде пачкового захвата в качестве основного тягового и несущего звена используется канат лебедки. Его положение относительно горизонтального ролика арки и длина подвеса пачки будут влиять на динамику поведения трелюемых деревьев. Высота расположения горизонтального ролика определяет подъем комлевой или вершиной части транспортируемой пачки относительно поверхности волока, а длина подвеса влияет на величину его отклонения на неустановившихся и установившихся эксплуатационных режимах движения.

При исследовании динамического взаимодействия технологического оборудования колесных лесных агрегатных машин и пачки деревьев основное внимание отводится определению сил, действующих со стороны транспортируемого груза.

Имеется несколько подходов при решении задачи динамического взаимодействия лесной машины с технологическим оборудованием и пачкой деревьев.

Определение действующих сил в контуре ²трелевочный трактор – технологическое оборудование – пачка деревьев² позволяет устанавливать относительные коэффициенты в зависимости от конструктивных и весовых параметров оборудования, а также от условий эксплуатации.

Установление относительных коэффициентов нагруженности лесной машины и трелевочного оборудования необходимо производить для каждого из режимов движения. Исследованиями авторов по нагруженности колесных трелевочных тракторов установлено, что наиболее динамическим является режим резкого трогания специального транспортного средства. Снижение общей динамической нагруженности в узлах и агрегатах обычно достигается введением упругих элементов. В наших исследованиях упругий элемент вводился в конструкцию подвеса (каната) пачки и его жесткость составляла 5,2×10⁶ кН/м.

 

Рисунок 1- Зависимость коэффициента динамичности от длины подвеса пачки деревьев. 1 - Т_СЦ =1,2 с, 2- Т_СЦ =1,4 с; n=1550об/мин

 

Динамика поведения подвешенной пачки деревьев на переходных и установившихся режимах движения определяется динамическими свойствами системы, ее весовыми и геометрическими параметрами. Нами предлагается в качестве коэффициента динамичности в системе "подвес – пачка деревьев" принять следующее значение К_Д

где - максимальное отклонение тягового каната в процессе трогания; - отклонение тягового каната при установившемся движении трактора.

Такой подход при определении К_Д позволит исследовать поведение пачки деревьев в различных эксплуатационных условиях. К таким условиям можно отнести изменение темпа включения сцепления, объема трелюемой пачки, длины подвеса, величины силы сопротивления перемещению пачки деревьев и другие факторы.

Увеличение длины подвеса комлевой части пачки деревьев приводит к увеличению силы сопротивления движению, т.к. большая часть подвешенной пачки контактирует с поверхностью волока.

На рис. 1 приведена зависимость коэффициента динамичности от длины подвеса пачки деревьев при различных темпах включения сцепления в случае отсутствия упругого элемента в подвесе. Как видно из зависимости большие значения К_д характерны для темпа включения сцепления Т_СЦ = 1,2 с. С увеличением длины подвеса пачки деревьев К_д уменьшается и при L=55 см состовляет1,84 и 1,95 для Т_СЦ = 1,2 и 1,4 с. Расчетными исследованиями было установлено, что с увеличением частоты вращения вала двигателя на 200 об/мин при том же темпе включения сцепления К_д повышается на 17-22 %.

Снижение темпа включения муфты сцепления, при тех же параметрах сопротивления движению P_fхл и длины подвеса, приводит к уменьшению значения коэффициента динамичности на 10…22%.

На рис. 2 приведена зависимость коэффициента динамичности от длины подвеса пачки деревьев при различном темпе включения сцепления и введении упругого элемента в подвес. Большие значения К_д характерны для темпа включения сцепления Т_СЦ=1,2 с. По абсолютной величине значения К_д при введении упругого элемента в подвес при всех величинах в среднем меньше на 15-25 %. Увеличение частоты вращения коленчатого вала также как и в первом случае приводит к повышению коэффициента динамичности для всех величин подвеса пачки деревьев.

Рисунок 2- Зависимость коэффициента динамичности от длины подвеса пачки деревьев и жесткости упругого элемента.

1 - Т_СЦ =1,2 с, 2- Т_СЦ =1,4 с; С=5,2×10⁶ кН/м, n=1550об/мин

 

Это можно объяснить тем, что в процессе трогания с большим замедлением инерционные силы поступательно движущейся массы трактора увеличиваются более равномерно, что приводит к меньшему отклонению каната в процессе перемещения деревьев.

Экспериментально было подтверждено, что при более высоком темпе включения муфты сцепления (Т_сц=1,2 с) наблюдается один пик, а при медленном (Т_сц=1,4 с) могло быть два пика отклонения тягового каната. Длина подвеса пачки деревьев в силовом контуре технологического оборудования играет важную роль при перераспределении вертикальной и горизонтальной составляющих от пачки деревьев.

Полученные данные по значениям коэффициентов динамичности могут служить исходным материалом при проектировании и создании новой колесной агрегатной техники.