CC BY
16
С учетом предварительных выводов, полученных при патентных исследованиях, авторским коллективом был сформулирован ряд перспективных предложений по схемным решениям ХГ, ее силовым элементам и гидроприводам. В настоящее время проводится оформление заявок на предполагаемые изобретения и полезные модели.
Список использованных источников:
1. Войнаш А.С., Войнаш С.А. Гусеничный форвардер с системой пакетной выгрузки лесоматериалов // Строительные и дорожные машины. 2012. № 9. С.13-16.
2. Войнаш С.А., Войнаш А.С. Система унифицированных машин на базе гусеничного форвардера ЛЗ-5 // Строительные и дорожные машины. 2013. № 12. С.6-9.
3. Воскобойников И.В., Крылов В.М., Фетисова В.А. Погрузочно-транспортная машина ЛЗ-5 // Строительные и дорожные машины. 2010. № 7. С. 23-25.
4. Селиверстов А.А., Сюнёв В.С. Оптимизация компоновки рабочих органов харве-стеров // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. Вып. 179. Л.: ЛТА, 2007. С. 69-74.
5. Сюнёв В.С., Селиверстов А.А. Методика оптимального проектирования захватного устройства харвестерной головки // Труды лесоинженерного факультета ПетрГУ. Вып. 5. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2005. С. 110-116.
6. Сюнёв В.С. Захватно-срезающие устройства валочно-трелевочных машин: проектирование и расчет: учеб. Пособие. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2008. 143 с.
УДК 630(075.8)
ПРИЧИНЫ ПОТЕРИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН
CAUSES OF LOSS OF EFFICIENCY OF FOREST MACHINES
Пилюшина Г.А., Ковалев А.С.
(Брянский государственный технический университет, г.Брянск, РФ)
Pilyushina G.A., Kovalev A.S.
(Bryansk State Technical University, Bryansk, Russia)
Рассмотрены особенности эксплуатации лесозаготовительных машин ма-нипуляторного типа, установлены причины потери работоспособности и особенности изнашивания гидрооборудования лесных машин. Выявлены факторы, оказывающие значительное влияние на интенсивность изнашивания деталей гидроцилиндров.
The peculiarities of the operation of forestry machines manipulator type, the causes of loss of efficiency and features of the wear of hydraulic equipment forestry machines. The factors that have a significant impact on the wear rate of hydraulic cylinder parts are revealed.
Ключевые слова: лесозаготовительные машины, манипулятор, износ, гидрооборудование, гидроцилиндр, работоспособность, долговечность Keywords: logging machines, manipulator, wear, hydraulic equipment, hydraulic cylinder, efficiency, durability
Выполнение большинства технологических операций машинами и оборудованием лесозаготовительного производства осуществляется манипуля-
торами, приводимыми в действие объемным гидроприводом, который обычно включает в себя: насос, создающий поток рабочей жидкости, и исполнительные органы (гидродвигатели, гидроцилиндры и т.д.), преобразующие энергию гидравлического потока в требуемую механическую работу. На данный момент гидравлическая система используется на множестве лесозаготовительных машин из-за ряда преимуществ, однако неблагоприятный уровень эксплуатации лесозаготовительных машин манипуляторного типа негативно сказывается на эффективности их работы.
Причем потеря работоспособности лесозаготовительных машин чаще всего обусловлена выходом из строя гидравлической системы, что составляет 45% от общего числа поломок лесозаготовительных машин манипуля-торного типа [1].
На диаграмме, представленной на рисунке 1, дано процентное соотношение наиболее часто встречающихся отказов работы гидравлической системы, согласно чему отказы гидроцилиндров составляют 28% от общего числа отказов. Наиболее часто выходящим из строя элементом гидроцилиндров является шток (30% отказов).
В большинстве случаев причина разрушения гидроцилиндров - действие ударных и вибрационных нагрузок, высокое давление рабочей жидкости на гидравлическую систему или отсутствие диагностических работ.
Для многооперационных лесозаготовительных машин присуще частое попеременное включение и выключение рабочих элементов. Это сказывается на нагрузке гидравлической системы и ее неравномерности. Среднее число включений и выключений для данного оборудования составляет 1500 и выше, а работа гидравлической системы под нагрузкой составляет около 70% от общего времени эксплуатации лесозаготовительных машин [2].
1 - гидронасос; 2 - гидроцилиндр; 3 - распределитель; 4 - трубопроводы; 5 - фильтр Рисунок 1- Процентные показатели отказов деталей гидросистем
Учитывая, что работа гидравлической системы сопровождается циклическими нагрузками и изменением их распределения, шток и поршень гидроцилиндра испытывают удары при совместном попеременном перемещении, что приводит к значительному износу.
Кроме того, повышенная загрязненность окружающей рабочей среды,
связанная с передвижением техники и выполнением ею основных работ, способствует попаданию частиц в цилиндры гидравлической системы, загрязнению гидравлической жидкости, приводящие к износу и последующему выходу из строя. Загрязненность окружающей среды при работе многооперационной лесозаготовительной машины в среднем составляет 1,6-1,8 г/м, что сопоставимо, и даже выше, чем с аналогичными машинами (для бульдозера - 1,9 г/м, а для тракторов в сельском хозяйстве - 1,2 г/м).
Под действием циклически изменяющихся нагрузок, высокого давления, загрязнений и граничной смазки масляная пленка на деталях гидроцилиндров разрушается, что приводит к непосредственному контакту металлических поверхностей [3, 4]. При этом величина контактных напряжений в сопряженных деталях меняется в зависимости от длины выхода штока из цилиндра. Из всей площади контакта наибольшему износу подвергается участок от основания до середины длины штока, что объясняется малым плечом и ударными силами, действующими на детали гидроцилиндра.
Низкая жесткость деталей гидроцилиндра приводит к деформации и колебаниям штока и, как следствие, к увеличению динамических нагрузок. Установлено, что увеличение зазора в гидроцилиндре на 0,5мм увеличивает износ штока примерно в 5 раз. Значительное влияние на срок службы сопряжений гидроцилиндра оказывает также небольшие перекосы его деталей от нагрузок [2].
Следствием контактных напряжений является изнашивание, изменение проектной траектории движения и геометрии деталей гидроцилиндра.
По данным исследований [2, 3] среднестатистический износ сопрягаемых деталей гидроцилиндра составляет 0,1+10 мм, 85% деталей имеют износ 0,5 мм. Процентное соотношение износа детали от вида дефекта составляет: цилиндрические - 52%, трещины - 9%, геометрическая форма - 13%.
При повышенной запыленности рабочей зоны на поверхности штока оседает пыль, частички древесины, влага и т.д. Перемещаясь в полость цилиндра, шток утягивает за собой все накопления, нарушая этим герметичность, и приводит к образованию рисок, забоин, задиров. В большей степени это приводит к загрязнению гидравлической жидкости и интенсивному изнашиванию сопрягаемых элементов гидроцилиндра.
Наиболее опасным типом загрязнений гидравлической жидкости являются твердые частицы, попадающие с пылью и образующиеся в результате трения деталей гидроцилиндра. Твердые частицы, размер которых сравним с величиной зазора между трущимися поверхностями деталей, вызывают абразивный износ. Сначала твердые частицы создают на поверхности деталей царапины - концентраторы напряжений. От этих царапин возникают многочисленные микротрещины, которые постепенно развиваются и соединяются в более крупные. В конце концов от поверхности детали откалываются частицы, и весь процесс повторяется снова. Образующиеся в результате износа частицы в свою очередь начинают разрушать детали, от этого образуется еще больше твердых частиц, которые вновь разрушают внутренние детали гидроцилиндра.
Кроме того, в процессе работы гидропривода происходит окисление рабочей жидкости по причине наличия воды, которая попадает из окружающей среды в гидросистему при смене рабочей жидкости, а также из-за
конденсации, неисправности уплотнений. Даже незначительное количество (0,05-0,1%) воды, присутствующее в масле в виде капель или пара отрицательно влияет на работу гидросистемы, вызывая коррозию металлических деталей, вспенивание и ухудшение смазывающих свойств масла. Высокие температуры и давления, загрязнения активно ускоряют окислительные процессы рабочей жидкости и приводят к ее старению.
Активные процессы коррозии затрагивают и цветные и черные металлы деталей гидрооборудования по причине повышенной активности низкомолекулярных кислот, содержащихся в минеральном масле [5]. Окисление углеводородов ускоряет процесс образования шлама, который забивает узкие щели трибосопряжений.
Наличие шлама и загрязнений в гидроприводе затрудняет перекачку рабочей жидкости, что может привести к работе деталей в отсутствие смазки. Такие проблемы обусловлены особенностями эксплуатации данного вида техники, связанные с колебанием температуры, частыми пусками гидропривода и резко переменной нагруженностью гидропривода.
Эти факторы интенсифицируют износ деталей гидроцилиндра, изменяя их геометрию и снижая усталостную прочность, что, в конечном счете, приводит к снижению эффективности и долговечности гидравлической системы, а также безопасной работы оборудования.
Таким образом, можно заключить, что на интенсивность износа деталей гидрооборудования и, в частности, гидроцилиндров влияют сложные условия эксплуатации, а также низкая квалификация обслуживающего персонала. Анализируя характерные повреждения деталей гидроцилиндров можно сделать вывод, что для обеспечения надежной работы рассматриваемых деталей многооперационных лесозаготовительных машин в условиях продленных сроков эксплуатации необходимо решить следующие задачи:
1. Определить характер изменения геометрических параметров сопряженных деталей гидроцилиндра под действием циклических нагрузок.
2. Разработать методику расчета изнашивания деталей гидроцилиндров и создать технические средства для испытания их на износостойкость.
3. Научно обосновать оптимальные геометрические параметры и технологические способы повышения износостойкости сопряженных деталей гидроцилиндра.
4. Исследовать физико-механические свойства восстановленного поверхностного слоя деталей гидроцилиндра и его влияние на износостойкость и долговечность.
Список использованных источников
1. Александров В.А. Моделирование взаимодействия лесных машин с предметом труда и внешней средой. Л.: Изд-во ЛТА, 1987. 80 с.
2. Фишер Г.А., Германович П.Е. Снижение динамических нагрузок в гидроманипуляторах //Лесная промышленность. 1991. №1. С.29 -32.
3. Пилюшина Г.А., Памфилов Е.А. Причины потери работоспособности насосов и гидромоторов мобильных машин // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2017. Т. 5. № 6 (32). С. 219-224.
4. Пилюшина Г.А., Капустин В.В. Восстановление подшипников скольжения гидроприводов технологических машин // Новые материалы и технологии в машинострое-
нии. 2017. № 25. С. 91-95.
5. Пилюшина Г.А., Тяпин С.В. Состояние и пути повышения работоспособности гидропривода лесозаготовительных машин // Автотракторостроение-2009. Москва, МГТУ «МАМИ». 2009. Книга 1. С.452-455.
УДК 630.32
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ УМТП «АМКОДОР 2661-02» В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИРОДНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ
ФАКТОРОВ
PERFORMANCE OLTP "AMKODOR 2661-02" DEPENDING ON NATURAL
PRODUCTION FACTORS
Тиунова А.А., Безгина Ю.Н. (Уральский государственный лесотехнический университет, г. Екатеринбург, РФ) Tiunova A. A., Bezgina Yu. N.
(Ural state forest engineering University, Ekaterinburg, Russia)
Рассмотрены вопросы по производительности УМТП «Амкодор 2661-02» на лесосечных работах.
Focus on performance OLTP "Amkodor 2661-02" for logging jobs.
Ключевые слова: форвардер, лесосечные работы, производительность Keywords: forwarder, logging operations, productivity
В отличие от известных серийных форвардеров, предлагаемый к применению универсальный манипуляторный лесной трелевщик-погрузчик (УМЛТП) скомпонован на базе пневмоколесной машины повышенной (до 200 кВт) мощности, оснащенной отвалом и формировочным щитом, обеспечивающими повышенную устойчивость при погрузке и снижающими нагрузку на оси. Применение манипулятора повышенной грузоподъемности (до 250 кН) и вылета (до 11,0 м), наличие лебедки, захватного коника для хлыстов и съемных стоек для сортиментов, делают машину универсальной для выполнения широкого комплекса работ: на подготовительных и вспомогательных работах; на подготовке усов лесовозных дорог; на трелевке, раскряжевке и погрузке леса, на складских работах. Все эти особенности, в совокупности с высокими скоростями перемещения машины (до 40 км/ч) позволят исключить из технологического процесса применение всех остальных традиционных видов техники.
Основным показателем работы форвардера является производительность. Для достижения наибольшей производительности в определенных природно-производственных условиях необходимо учитывать факторы, которые влияют непосредственно на производительность. Одними из основных факторов являются запас древесины на гектар и объем хлыста.
Цель работы - определение производительности форвардера в зависимости от запаса древесины и объема хлыста. Для достижения поставленной цели были произведены расчеты производительности УМТП «Амкодор 2661-02» при различных объемах хлыста и разного запаса древесины.
