НАГРУЖЕННОСТЬ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ВАЛОЧНО-СУЧКОРЕЗНО-РАСКРЯЖЕВОЧНОЙ МАШИНЫ (ВСРМ) В РЕЖИМЕ СТОПОРЕНИЯ ПРИ ПРОТЯЖКЕ СТВОЛА ДЕРЕВА (ДВУХМАССОВАЯ РАСЧЕТНАЯ СХЕМА)

 

Снопок Д.Н., Шоль Н.Р. (УГТУ, г. Ухта, РФ)

 

In article the opportunity of simplification of the three-mass settlement circuit of mechanical system "FDBM – a tree" for research dynamics a power-plant feller-delimber-buncher machines in a mode of latching is considered at clearing a tree trunk due to association of insignificant weight the mechanism of clearing with weight of a tree. The settlement circuit in this case will be two-mass.

 

Рассмотрим возможность упрощения расчетной схемы механической системы "ВСРМ – дерево" для исследования нагруженности силовой установки ВСРМ в режиме стопорения при протяжке ствола дерева счет объединения незначительной массы рябух с массой дерева. Расчетная схема в этом случае будет двухмассовая.

Расчетная схема для этого случая приведена на рисунке 1.

а)		б)
	а – исходная; б – эквивалентная. Рисунок 1 – Расчетная схема

 

Принятые обозначения: I₁ – момент инерции кривошипно-шатунного механизма, маховика с муфтой сцепления и шестерен гидронасоса; I₂ – момент инерции вращающихся частей гидромотора, рябух и дерева, приведенный к коленчатому валу силовой установки; I₃ – момент инерции дерева, приведенный к коленчатому валу; φ₁, φ₂ – угловые перемещения масс, соответственно, с моментами инерции I₁, I₂; С₁₂ – приведенная к коленчатому валу крутильная жесткость коленчатого вала и привода рябух; С₀ – приведенная угловая жесткость ветвей и сучьев обрабатываемого дерева; М_Д  – крутильный момент двигателя, отбираемый для привода гидронасоса.

Кинетическая энергия системы:

                                                    .                                                 (1)

Потенциальная энергия системы:

                                      .                         (2)

В соответствии с уравнением Лагранжа 2-го рода имеем:

                                                                                       (3)

К полученной системе уравнений (3) присоединим уравнение связи с гидроприводом [1]:

                                                   ,                                                (4)

Произведя необходимые действия по методике [1], получим уравнение:

                                                                                  (5)

Обозначим:

;     ;     ;     ;     .

Тогда уравнение (5) примет вид:

             .          (6)

На рисунке 2 показан график зависимостей добавочного динамического момента и снижения частоты вращения коленчатого вала силовой установки от скорости перемещения перед началом стопорения.

Рисунок 2 – График зависимостей добавочного динамического момента и снижения частоты вращения коленчатого вала ДВС от скорости перемещения перед началом стопорения

 

Сравнив полученные результаты с результатами компьютерных исследований, выполненных по трехмассовой расчетной схеме, видим, что расхождение по добавочному динамическому моменту не превышает 5,7 … 6,5%.

Далее оценим влияние учета гидропривода на динамику, то есть, из системы уравнений исключим уравнение связи с гидроприводом рябух.

                                                                                        (7)

Умножим уравнение (1) системы (7) на I₂, уравнение (2) на I₁ и вычтем из первого второе:

                               .                      (8)

Произведя необходимые действия по методике [1], получим уравнение:

         .          (9)

Введем обозначения:

;          ;          .

Введя новую переменную , получим однородное уравнение:

                                                    .                                        (10)

Его характеристическое уравнение будет иметь вид:

                                         .                                             (11)

Решаем уравнение (10):

                 ,                         (12)

После преобразований, получаем:

  .         (13)

Начальные условия для режима стопорения будут:

                  ;           ;          ;          .                     (14)

 

Таким образом, имеем:

                                          ;                                               (15)

Из уравнения (2) системы (15):

.

Отсюда:

.

Из уравнения (4) системы (15):

.

Таким образом, решение дифференциального уравнения (10) запишется в виде:

                                                 .                                  (16)

На рисунках 2 и 3 графики зависимостей добавочного динамического момента и снижения частоты вращения коленчатого вала Д.В.С. в зависимости от скорости перемещения ствола дерева перед началом стопорения.

Рисунок 3 – График зависимости добавочного динамического момента от скорости перемещения дерева перед началом стопорения	Рисунок 4 – График зависимости снижения частоты вращения коленчатого вала силовой установки от скорости перемещения дерева перед началом стопорения

 

Сравнивая приведенные результаты с результатами, полученными по математическому описанию с учетом параметров гидропривода, видим, что в первом случае (с гидроприводом) расчетный уровень динамической нагрузки ниже на 10,8 %.

Вывод: двухмассовая расчетная схема дает приемлемую для инженерных расчетов точность.

Литература

1. Александров, В.А. Моделирование технологических процессов лесных машин [Текст]: учебник для вузов / В.А. Александров.– М.: Экология, 1995.– 256с.

2. Снопок, Д.Н. Нагруженность силовой установки валочно-сучкорезно-раскряжевочной машины в режиме разгона при протяжке ствола дерева [Текст] / Д.Н. Снопок // Известия СПбГЛТА: Сборник научных трудов №13.– СПб.: СПбГЛТА, 2007.– С. 21-25.