Эффективность использования лесозаготовительных машин для производства работ на горных или холмистых территориях, характеризующихся наличием крутых склонов, зависит от многих факторов, в числе которых приоритетную роль играют количественные параметры динамического состояния как самого харвестера, так и анкерной системы для обеспечения безопасной эксплуатации указанных технологических машин. В данной статье рассматривается комплексная пространственная динамическая модель, объединяющая в общую взаимосвязанную систему все основные компоненты моделируемого явления, включая непосредственно харвестер с установленным на нем гидравлическим манипулятором, перемещаемый в пространстве сортимент, анкерную систему в составе анкерных каната и лебедки, анкерное дерево для крепления анкерного каната и грунт опорной поверхности. Динамическая математическая модель такой шестикомпонентной системы включает 35 обобщенных координат, определяющих линейные и угловые смещения центров масс перечисленных компонентов системы. Построенная с использованием метода Лагранжа II рода система из 35-ти дифференциальных уравнений решалась методом Рунге-Кутты IV порядка. Для этой цели была разработана компьютерная программа, описание которой содержится в статье. Применительно к базовому варианту моделируемой системы с количественными исходными характеристиками, ориентированными на характеристики трехосного колесного харвестера с колесной формулой 6К6, были проведены расчеты колебательных процессов для динамических параметров, определяющих нагруженность анкерной системы и безопасность эксплуатации харвестера в процессе манипулирования сортаментом.
Идентификаторы и классификаторы
Истощение доступных, спелых, равнинных эксплуатационных лесов в Сибири и на Дальнем Востоке, то есть в регионах, которые некогда назывались лесоизбыточными регионами Российской Федерации, привело к необходимости вовлечения в промышленное производство лесов, произрастающих на склонах гор, сопок и холмисто-грядовых рельефов [1, 2]. Значительные площади спелого древостоя сосредоточены в удаленных районах со слабо развитой транспортной инфраструктурой, на территориях с плотным наличием резко пересеченного рельефа и крутых склонов, в местах с частичным наличием сильно слабонесущих, переувлажненных грунтов, заболоченности и топей. Больше всего лесоэксплуатационных территорий с сильно переувлажненными и заболоченными участками находится в Республике Саха (Якутия) и Хабаровском крае [1].
Список литературы
1. Григорьев И.В., Куницкая О., Рудов С., Каляшов В., Тамби А. Лесозаготовительные машины для работы на склонах // Бюллетень ассоциации “Лестех”. 2020. №1. С. 4-9. EDN: ORQYUO
2. Комплексная механизация лесозаготовок [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://lsdinfo.org/kompleksnaya-mexanizaciya-lesozagotovok (дата обращения: 16.05.2024).
3. Berkett H., Visser R. Measuring Slope of Forestry Machines on Steep Terrain // Future Forests Research. 2012. HTN05-02.
4. Visser R. Stampfer K. Expanding Ground-based Harvesting onto Steep Terrain: A Review // Croatian Journal of Forest Engineering. 2015. Vol. 36. № 2. P. 321-331.
5. Holzfeind T., Visser R., Chung W., Holzleitner F., Erber G. Development and Benefits of Winch-Assist Harvesting // Current Forestry Reports. 2020. № 6. P. 201-209. EDN: QQIBZT
6. Густенев Е.С., Каракулько Н.Н., Красик М.Б., Макаревич А.Л., Полубятко А.А., Самущенко Л.А. Харвестеры АМКОДОР 2561, АМКОДОР 2562. Руководство по эксплуатации 2561.00.00.000 РЭ / 2562.00.00.000 РЭ. Минск: ОАО “АМКОДОР”-управляющая компания холдинга“, 2017. 227 с.
7. Ермольев В.П., Виногоров Г.К. Механика воздействия машин на лесные почвы // Лесная промышленность. 1995. №3. С. 27-29.
8. Павлов А.И. Нагруженность гидроприводов лесосечных машин. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004. 212 с.
9. Александров В.А. Основы проектирования лесозаготовительных машин и оборудования. Ухта: УГТУ, 2007. 283 с.
10. Базаров С.М., Соловьев А.Н. Оценка динамических критериев эффективности лесных машин // Вестник КрасГАУ. 2014. №1. С. 140-147. EDN: RXKSBF
11. Лагерев И.А. Моделирование динамики специального манипулятора лесной машины с канатным приводом рукояти // Вестник Брянского государственного технического университета. 2015. №3. С. 381-384.
12. Лагерев А.В., Макулина А.В., Лагерев И.А. Влияние конструктивных характеристик манипулятора харвестера на оптимальные размеры рабочей зоны // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2024. № 2. С. 111-123. DOI: 10.22281/2413-9920-2024-10-02-111-123 EDN: EQRMRU
13. Sessions J., Leshchinsky B., Chung W., Boston K., Wimer J. Theoretical Stability and Traction of Steep Slope Tethered Feller-Bunchers // Forest Science. 2017. Vol. 63. N 2. P. 192-200.
14. Holzleitner F., Kastner M., Stampfer K., Höller N., Kanzian C. Monitoring Cable Tensile Forces ofWinch-Assist Harvester and Forwarder Operations in Steep Terrain // Forests. 2018. Vol. 9. N 2. P. 53.
15. Рудов С.Е., Григорьев И.В. Моделирование взаимодействия лесных машин с почвогрунтом при работе на склонах // Известия вузов. Лесной журнал. 2021. №6. С. 121-134. EDN: BZLURV
16. Mergl V., Kašpárek J. Verifying the Lifting and Slewing Dynamics of a Harvester Crane with Possible Levelling When Operating on Sloping Grounds // Forests. 2022. Vol. 13. N 2. P. 357. EDN: NSNFUI
17. Химич А.В., Лагерев И.А. Исследование динамической нагруженности мобильной канатной транспортно-технологической машины, размещенной на склоне // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2022. № 2. С. 159-164. DOI: 10.22281/2413-9920-2022-08-02-159-164 EDN: SQFOXW
18. Лагерев И.А., Химич А.В., Шкурманова С.С. Подходы к имитационному моделированию рабочих процессов канатной лесозаготовительной машины для работы на склонах // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2022. № 2. С. 125-130. DOI: 10.22281/2413-9920-2022-08-02-125-130 EDN: JLENSD
19. Химич А.В. Оценка прочности опоры анкерного каната машины для лесозаготовки на склоне // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2023. №1. С. 112-120. EDN: KUODTK
20. Федоренчик А.С., Герман А.А., Протас П.А. Лесные машины “Амкодор”. Минск: БГТУ, 2013. 240 с. EDN: YTTURN
21. John Deere CA | Products & Services Information [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.deere.ca/en/index.html (дата обращения: 16.05.2024).
22. Ponsse [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.ponsse.com/#/(дата обращения: 16.05.2024).
23. Logset Russia - Логсет Россия - официальный сайт [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://logset.pro/(дата обращения: 16.05.2024).
24. Ecolog [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ecolog-international.com/(дата обращения: 16.05.2024).
25. Meyers M. Chawla K. Mechanical Behavior of Materials. Cambridge: Cambridge University Press, 1999. 580 p.
26. Pracejka H.B. Tyre and Vehicle Dymamics. Oxford: Elsevier Ltd., 2006. 642 p.
27. Хитров Е.Г. Комплексное обоснование параметров и режимов работы движителей лесных машин / Дисс. … доктора техн. наук: 05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства. Воронеж: ВГЛУ им. Г.Ф. Морозова, 2020. 319 с. EDN: DDHDXO
28. Лагерев И.А., Лагерев А.В. Динамика трехзвенных гидравлических кранов-манипуляторов. Брянск: Изд-во БГТУ, 2012. 196 с. DOI: 10.5281/zenodo.1202224 EDN: QNYNKX
29. Лагерев А.В., Мильто А.А., Лагерев И.А. Динамико-прочностной анализ гидравлических крано-манипуляторных установок мобильных машин. Брянск: РИО БГТУ, 2015. 186 с. DOI: 10.5281/zenodo.1199651 EDN: VMABJV
30. Иванченко Ф.К., Бондарев В.С., Колесник Н.П., Барабанов В.Я. Расчеты грузоподъемных и транспортирующих машин. Киев: Вища школа, 1978. 518 с.
31. Борисевич С.А. Динамические модели ствола дерева и их применение к эксплуатационной оценке нагруженности лесозаготовительных машин / Автореферат дисс. … канд. техн. наук: 01.02.04 - Механика деформируемого твердого тела. Минск: БНТУ, 2015. 24 с. EDN: VPMPZV
32. Голякевич С.А., Гороновский А.Р. Основы проектирования лесных машин и системы автоматизированного проектирования. Ч. 1. Минск: БГТУ, 2015. 127 с. EDN: YUNNGS
33. Глебов И.Т. Физика древесины. Екатеринбург: УГЛТУ, 2018. 80 с.
34. Яблонский А.А. Курс теоретической механики. Ч. II. Динамика. Москва: Высшая школа, 1977. 430 с.
35. Бать М.И., Джанелидзе Г.Ю., Кельзон А.С. Теоретическая механика в примерах и задачах. Т.2. Динамика. Москва: Физматгиз, 1961. 616 с.
36. Кошкин А.П., Трифанов Г.Д. Канаты для подъемных установок. Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2014. 107 с. EDN: UDQSQB
37. Короткий А.А., Лагерев А.В., Месхи Б.Ч., Лагерев И.А., Панфилов А.В. Развитие транспортной инфраструктуры крупных городов и территорий на основе технологии канатного метро. Ростов-на-Дону, ДГТУ, 2017. 344 с. DOI: 10.5281/zenodo.1311913 EDN: YLOTLS
38. Жук А.Ю. Критические усилия опрокидывания деревьев береговой зоны водохранилищ при использовании их в качестве опор канатной системы устройств для сбора и транспортировки древесины // Фундаментальные исследования. 2015. № 12. С. 258-263. EDN: VCJRAP
39. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. Москва: Наука, 1967. 368 с. EDN: QJTGBX
40. Shoup T.E. A practical guide to computer methods for engineers. Prentice-Hall: Pearson Education Canada, 1979.
Выпуск
Другие статьи выпуска
В статье рассматриваются ключевые технологические операции, включая погрузочно-разгрузочные работы, транспортировку, перегрузку и хранение грузов в контейнерах, а также анализируются современные подходы к управлению и оптимизации данных процессов. Основное внимание уделено вопросам автоматизации и механизации погрузочно-разгрузочных операций, использованию мультимодальных перевозок для повышения эффективности транспортных процессов, разработке стратегий оптимизации маршрутов и логистических схем, а также применению современных информационных технологий для трекинга грузов и управления складскими запасами. Подчеркивается значимость интеграции логистических операций и создания единой информационной системы для координации всех этапов контейнерных перевозок. В результате анализа предложены пути улучшения технологических процессов, направленные на снижение затрат, увеличение скорости доставки грузов и повышение общей эффективности логистических цепочек. Статья содержит рекомендации по внедрению инновационных решений и технологий, которые могут способствовать оптимизации работы предприятий, занимающихся контейнерными перевозками. Исследование основывается на анализе реальных данных, включая статистику работы портов, транспортных компаний и складских комплексов, а также на изучении передового опыта в данной области. В статье приведены примеры успешной реализации предложенных подходов на практике, что делает ее полезной для специалистов в области логистики, управления цепями поставок и транспортного дела.
В статье приводится обзор и классификация неисправностей автомобильного транспорта (класса: легковые автомобили). Исследуются причинно-следственные связи «Неисправность-дорож-но-транспортное происшествие». Выход из строя элементов рулевого управления и подвески влечет за собой потерю управления автомобилем, что приводит к дорожно-транспортным происшествиям. Определено, что на безопасность существенно влияют и не поддаются самодиагностике шарнирные соединения шаровых опор и стоек стабилизатора. Шаровая опора является опорой ступицы. Поломка шаровой опоры приводит к потере контроля траектории движения автомобиля по причине того, что колесо занимает произвольное и неконтролируемое положение в колесной арке. Износ шаровой опоры заключается в возникновении люфта в шарнире, который сейчас диагностируется органами чувств человека. Оценка технического состояния производится примитивным методом: автомобиль вывешивается и, воздействуя рычагом, мастер прилагает к шаровой опоре различные нагрузки. В статье прогнозируется возможность создания системы самодиагностики узлов с шарнирными соединениями. Совместно с этим проведен статистический анализ возникающих отказов и неисправностей у автомобилей по маркам и классам, что позволяет утверждать о постоянстве исследуемой проблемы. Проведен анализ взаимосвязи отказов и неисправностей с дорожно-транс-портными происшествиями, в котором отражены наиболее частые причины дорожно-транспортных происшествий по вине неисправностей автомобиля.
Машинное обучение и искусственный интеллект, способные сами принимать решения, стали незаменимыми инструментами для оптимизации складских операций. Использование на складах грузоподъемного оборудования на мобильной платформе на меканум колесах имеет высокую степень практической реализации, так как рассматриваемая платформа может совершать движения в любом направлении. Кинематические исследования перемещения робота-манипулятора на рассматриваемой платформе позволяют оптимизировать его движения в условиях перемещения в ограниченном пространстве, имеющем подвижные и неподвижные препятствия, которые с позиции создания математической модели управления платформой представляют собой входные параметры, определяющие условия работы платформы. Методика проведения экспериментальных исследований и их анализ позволяют оптимизировать управление и поведение платформы на практике. Алгоритм перемещения платформы разработан с учетом ее особенностей предназначен для выбора оптимального маршрута и точности навигации при условиях изменяемого пространства (подвижные и неподвижные объекты). Для верификации и оценки эффективности алгоритма локализации и планирования пути с целью улучшении системы управления мобильной платформой на меканум колесах, были проведены моделирование и симуляция представленной модели, позволяющие оценить кинематические параметры платформы для достижения лучших результатов. Проведенный кинематический анализ позволил провести качественную и количественную оценку особенностей движения поведения платформы в пространстве при различных входных данных. Моделирование и симуляция алгоритма локализации и планирования пути позволили проверить его эффективность в различных условиях работы. Проведенные исследования показали, что предлагаемый метод кинематического анализа навигационной системы складского робота на меканум колесах позволяет оптимизировать его работу в складских условиях, что позволит повысить эффективность перемещения грузов и обеспечить точную навигацию в ограниченном пространстве склада. Развитие кинематического и динамического анализа навигационной системы складского робота на меканум колесах открывает перспективы для создания интеллектуальных и автономных решений в области логистики и складского хозяйства.
Работа посвящена исследованию влияния изменений геометрических характеристик, таких как диаметр и длина, внутренней полости для подвода рабочей жидкости в передающих устройствах высокого давления для гидроструйных технологий на изменение их теплового баланса в процессе эксплуатации за счет улучшения условий охлаждения участков бурового вала с контактными поверхностями. Моделирование проводилось не на полноразмерном передающем устройстве, а на одной восьмой части для того чтобы уменьшить время как создания самой модели, так и объем вычислений, что возможно благодаря осесимметричности поставленной задачи. Показана модель, созданная в вычислительной среде «Ansys» с расчетной сеткой для расчета эквивалентных напряжений. Рассчитанные методом конечных элементов распределения напряжений для различных сочетаний геометрии предающего устройства выявили соответствующие границы рационального изменения диаметра и длины внутренней полости, позволяющие обеспечить его работоспособность конструктивного узла в сочетании с максимальным охлаждением максимально термически нагруженных участков вала. Введены безразмерные геометрические параметры (приведенный диаметр и приведенная длина внутренней полости) для обобщающего описания геометрии передающих устройствах для гидроструйных технологий. Получены графики зависимостей величин напряжений от приведенных величин.
Задача защиты операторов наземных транспортно-технологических машин от вибраций актуальна. Для системы виброзащиты сиденья оператора использована математическая модель с одной поступательной степенью свободы. Среднеквадратичные значения вертикального ускорения виброзащищаемой массы, то есть сиденья с оператором, не должны превышать предельные значения, установленные санитарными нормами. Вибрации в диапазоне частот до 40 Гц представляют наибольшую опасность. Установлены значения параметров внешних воздействий в виде гармонических колебаний пола кабины оператора, при которых соблюдаются установленные предельные значения среднеквадратичного ускорения сиденья с оператором. Для этого разработана расчётная схема и выделены параметры гармонического воздействия на основание виброзащитной системы. Получены аналитические выражения, связывающие ускорение и амплитуду абсолютных перемещений виброзащищаемой массы с ускорением и амплитудой гармонических вынуждающих колебаний основания, а также амплитудой хода подвески. Численное суммирование гармонических колебаний основания сиденья, вызывающих предельные среднеквадратичные ускорения на различных частотах до 40 Гц, заданных санитарными нормами, позволило рассмотреть комплексные колебания сиденья при полигармонических колебаниях основания. При полигармонических воздействиях с использованием выведенных аналитических выражений, для массы сиденья с оператором сто килограмм, получены зависимости ускорений виброзащищаемой массы и основания сиденья от конструктивных параметров системы, таких как коэффициент жесткости и коэффициент вязкого трения виброзащитного механизма. Установлено, что среднеквадратичное значение абсолютных ускорений виброзащищаемой массы при комплексных перемещениях основания остается приблизительно постоянным при различных значениях коэффициента жесткости и коэффициента сопротивления системы. В то же время, полигармонические колебания основания сиденья, характеризуются большим разбросом значения среднеквадратичного ускорения. Наибольшее значение среднеквадратичного ускорения основания сиденья достигается при значениях коэффициента жесткости и коэффициента сопротивления системы, близких к нулевым.
Метод экспертных оценок лежит в основе большинства методов принятия решений в технической сфере деятельности, начиная от поиска рациональных проектных решений и заканчивая вопросами промышленной безопасности опасных производственных объектов, что находит воплощение в виде нормативных документов, регламентирующих реализацию в указанных направлениях рискориентированного подхода к решению задач. Субъективность метода экспертных оценок часто может приводить к принятию решений, объективно не являющихся рациональными в конкретной проектной ситуации. В настоящей статье рассмотрена модификация надстройки уровня оценки веса критериев метода анализа иерархий на основе статистической обработки множества возможных комбинаций приоритетов критериев на примере выбора рационального варианта системы приводов ленточного конвейера, что является прямой заменой метода экспертных оценок и парных сравнений на данном уровне иерархии. Показано, что при учете предложенной модификации и парном сравнении на первом уровне иерархии однозначно определенных значений вариантов в рамках каждого критерия (характеристик технических объектов) метод парных сравнений исключается из структуры методологического аппарата метода анализа иерархий, что позволяет выделить полученную совокупность результатов в отдельный метод принятия решений.
Статья содержит результаты теоретических исследований одного из параметров геометрического образа вертикальной фрезы питателя роторного снегоочистителя - угла наклона вертикальной режущей полосы питателя относительно радиуса вертикальной фрезы. В работе присутствуют не только рекомендации о рациональных значениях угла наклона режущей полосы питателя, но и представлены некоторые конкретные значения ширины режущей полосы питателя, при которых рабочий процесс роторного снегоочистителя можно считать максимально эффективным. Составлена расчетная схема определения угла наклона вертикальной фрезы. В статье приведены виды взаимодействия вертикальной режущей полосы со снежным массивом. Ключевые виды взаимодействия представлены схематично. Получены зависимости угла наклона касательной к траектории резания в зависимости от угла поворота относительно радиуса фрезы. Сделаны выводы о зависимости угла наклона режущей полосы от угла поворота фрезы. Выявлено и представлено несколько периодически повторяющихся участков в процессе работы роторного снегоочистителя, что говорит о наличии закономерностей в этом процессе. Определены функциональные зависимости геометрических размеров режущей полосы роторного снегоочистителя от угла наклона вертикальной режущей полосы и угла поворота вертикальной фрезы.
Издательство
- Издательство
- БГУ
- Регион
- Россия, Брянск
- Почтовый адрес
- 241036, г. Брянск, ул. Бежицкая, д. 14.
- Юр. адрес
- 241036, г. Брянск, ул. Бежицкая, д. 14.
- ФИО
- Антюхов Андрей Викторович (Руководитель)
- E-mail адрес
- bryanskgu@mail.ru
- Контактный телефон
- +7 (483) 2666577
- Сайт
- https:/www.brgu.ru