CC BY
66
НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ. ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС
Таблица 4 Стоимость 1 кг отходов
производства растительных масел (данные на 1.01.2012 г.)
Отходы производства растительных масел Стоимость, руб.
Отходы производства подсолнечного масла 5
Отходы производства рапсового масла 4
Отходы производства соевого масла 4
В последние годы появились публикации о получении консервационных материалов путем наноструктурирования [4, 5]. Результаты испытаний показывают высокую защитную эффективность таких ингибиторов коррозии. Однако для их получения используются товарные растительные масла, а в качестве растворителей - минеральные масла.
Нами на кафедре технологии машиностроения и ремонта Московского государственного университета леса совместно с Московским государственным агроинженерным университетом разработан ингибитор коррозии, полученный на основе синтеза отходов производства рапсового масла. Введением в отработанное моторное масло разного количества ингибитора коррозии можно управлять защитной способностью получаемого консервационного состава. Оптимальная концентрация ингибитора коррозии позволит получить экономичный консервационный со-
став для противокоррозионной защиты в зависимости от климатических условий хранения машин. Опытно-промышленная партия этого ингибитора коррозии выпущена компанией «Автоконинвест» и в настоящее время проходит производственную проверку.
Библиографический список
1. Черноиванов, В.И. Сохраняемость и противокоррозионная защита техники в сельском хозяйстве / В.И. Черноиванов, А.Э. Северный, А.Н. Зазуля и др. - М.: ГОСНИТИ, 2010. - 266 с.
2. Северный, А.Э. Практикум по хранению и защите от коррозии сельскохозяйственной техники: учебно-методические рекомендации / А.Э. Северный, Е.А. Пучин, В.Е. Рязанов и др.. - М.: ФГНУ «Ро-синформагротех», 2009. - 160 с.
3. Князева, Л.Г. Возобновляемое сырье для противокоррозионной защиты сельскохозяйственной техники / Л.Г. Князева, В.Д. Прохоренков, А.И. Петрашев и др. // Повышение эффективности использования ресурсов при производстве сельскохозяйственной продукции - новые технологии и техника нового поколения для растениеводства и животноводства. Сб. научн. докладов XV международной научно-практической конференции (1819 сентября 2009 г., г. Тамбов). - Тамбов: Изд-во Першина Р.В., 2009. - С. 372-376.
4. Гайдар, С.М. Защита сельскохозяйственной техники от коррозии и износа с применением нанотехнологий: дисс. ... д-ра техн. наук / С.М. Гайдар. - М.: МГАУ им. В.П. Горячкина, 2011 - 34 с.
5. Гайдар, С.М. Теория и практика создания ингибиторов коррозии для консервации сельскохозяйственной техники / С.М. Гайдар. - М.: Росинфор-магротех, 2011. - 301 с.
моделирование нагруженности несущих конструкций харвестеров на транспортных и технологических операциях
С.А. ГОЛЯКЕВИЧ, асп. каф. лесных машин и технологии лесозаготовок Белорусского ГТУ
Важнейшим условием эффективной эксплуатации валочно-сучкорезно-раскря-жевочных машин (харвестеров) является обеспечение их безотказной работы. До 20 % эксплуатационных отказов этих машин происходит по причине выхода из строя несущих конструкций, что актуализирует задачу исследования их нагруженности.
[email protected] Для оценки динамической нагружен-ности специализированных колесных харвестеров 4К4 и 6К6 на транспортных и технологических операциях разработана комплексная пространственная математическая модель, схема которой приведена на рис. 1.
При моделировании приняты следующие допущения: величины жесткости колес
42
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
К 90-ЛЕТИЮ СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО»
Рис. 1. Схема пространственной динамической модели харвестера 4К4 и 6К6
описываются соответствующими функциями от нагрузки; жесткости гидравлических систем наклона опорной платформы манипулятора, приведенные жесткости стрелы и рукояти, а также телескопического звена постоянны, демпфирующие свойства элементов системы пропорциональны первой производной по деформации, а связи элементов модели голономны.
Необходимость использования переменной вертикальной жесткости шин подтверждена экспериментально, а постоянные величины жесткостей шин в продольном и поперечном направлении приняты на основании исследований [1]. Упругие характеристики гидроцилиндров манипулятора были приняты согласно исследованию [2].
Наличие поперечного шарнира в несущей конструкции специализированного хар-
вестера приводит к значительным отличиям в их моделировании в сравнении с машинами с «жесткими» рамами. Крутильная жесткость полурам в поперечной и изгибная жесткость рамы в продольной плоскости значительно больше, чем жесткость гидравлической блокировки горизонтального шарнира, что подтверждают исследования [3]. Поэтому в математической модели распределенная масса рамы заменена сосредоточенной, а каждая из полурам обладает выделенным моментом инерции относительно продольной оси. Ввиду наличия в конструкции заднего модуля харвес-тера 6К6 балансирных опор в модель введены обобщенные координаты их поворота.
Движение элементов шасси харвесте-ра 4К4 в пространстве описывается 7 обобщенными координатами соответственно: Z
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
43
НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ. ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС
Рис. 2. Общий вид опорно-поворотной платформы манипулятора
Рис. 3. Гасители колебаний харвестерной головки
Z18, Z19 - поступательное движение сосредоточенной массы шасси M по осям OZ, OY, OX; Z Z20 - вращательное движение рамы в плоскости YOZ и XOY с моментами инерции рамы I I ; Z Z - вращательное движение задней и передней полурам в плоскости XOZ с моментами их инерции I I соответственно. Для описания работы балансирных тележек в машинах с колесной формулой 6К6 дополнительно введены обобщенные координаты Z Z14, описывающие вращательное движение балансирных опор заднего модуля левого и правого борта в плоскости YOZ
и моменты их инерции I , I относительно
1 ш5 ш6
осей поворота.
Величины жесткости и демпфирования элементов шасси имеют следующие обозначения: С -С , - жесткости шин в направлении оси OZ, Кш1-Кш6 - их коэффициенты демпфирования; С -С - жесткости шин в направлении оси OY, Кш1-Кш6 - их коэффициенты демпфирования; Сгш1-Сгш6 - жесткости шин в направлении оси OX, Кгш1-Кгш6 - их коэффициенты демпфирования; Сш7 и Кш7 - крутильная жесткость и коэффициент демпфирования механизма блокировки шарнира. Указанные жес-
44
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
К 90-ЛЕТИЮ СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО»
ткости и демпфирующие свойства шин записаны для машин с колесной формулой 6К6.
Геометрическое положение элементов шасси описывается соответствующими величинами: l1 - расстояние от центра тяжести шасси до задней оси; l - расстояния от передней оси до центра тяжести шасси; l3 - расстояние от места крепления передних опор манипулятора до задней оси; l l5 - расстояние от задней оси до осей передних и задних колес балансирной тележки; c - расстояние между передними и задними опорами манипулятора; d - высота опорной платформы манипулятора; b1 - расстояние между серединами левых и правых колес; b2 - расстояние между вертикальной плоскостью середины колеса и ближайшей к нему опоры платформы манипулятора; b3 - расстояние между левыми и правыми опорами манипулятора; h - высота положения центра тяжести машины; h2 - расстояние от опорной поверхности до опор манипулятора; h3 - расстояние от оси горизонтального шарнира сочленения полу-рам до опорной поверхности.
Современные манипуляторы часто оборудуются опорно-поворотной платформой, изображенной на рис. 2.
При моделировании такой платформы учитывались вертикальные жесткости задних гидроцилиндров С, С и соответствующие им коэффициенты демпфирования K1, K11; вертикальные жесткости передних опор С2, С и их коэффициенты демпфирования K K21; приведенные продольные С5, С51 и поперечные С6, С61 жесткости опор с коэффициентами демпфирования K K51, K6, K
Кинематическое положение манипулятора относительно шасси определяется следующими угловыми координатами: а - угол наклона стрелы манипулятора к горизонтальной плоскости jok, в - угол наклона рукояти к вертикальной плоскости iok, у - угол поворота манипулятора относительно плоскости YOZ. Положение центров тяжести соответствующих звеньев манипулятора определяется длинами x1 - x Высота положения центра тяжести манипулятора относительно поворотной платформы h а длина подвески хар-вестерной головки h.
Пространственное движение манипулятора описывается 6 обобщенными координатами: Z1, Z Z8 - поступательное движение центра тяжести манипулятора в направлении осей oi, oj, ok относительной системы координат; Z Z5, Z6 - вращательное движение манипулятора в соответствующих плоскостях; I I I - моменты инерции вращательного движения манипулятора; т1 - масса манипулятора, сосредоточенная в его центре тяжести при заданном кинематическом положении звеньев.
Отличием в моделировании технологического оборудования харвестеров от других манипуляторных лесозаготовительных машин является наличие в рукояти манипулятора телескопического звена с жесткостью С9 и коэффициентом демпфирования K9, а также «не- жестким» подвесом харвестерной головки массой тг к манипулятору. В конструкцию подвески современной харвестерной головки входят гасители колебаний (рис. 3). В модели учтены величины их жесткости С7, С8 и демпфирующих свойств K7, K8, а также приведенные жесткости С3, С4 и демпфирующие свойства K3, K4 которые определяются параметрами ротатора головки и ее подвесной скобы.
Движение харвестерной головки описывается обобщенными координатами Z Z15-Z17. Координата Z4 описывает свободное вращение харвестерного агрегата в поперечной плоскости манипулятора и применяется при описании операции валки дерева.
Рис. 4. Нормированные спектральные плотности в шарнире сочленения полурам: 1 - теоретическая зависимость; 2 - экспериментальная зависимость
ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 1/2013
45
