Воронеж, Россия
Минск, Беларусь
Воронеж, Россия
Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова (аспирапнт)
Воронеж, Россия
УДК 630 Лесное хозяйство. Лесоводство
Гидроманипуляторы могут использоваться для решения поставленных технических задач на площадках, которые имеют уклон или устроенны на структурно-неустойчивых грунтах. В этих условиях надежная и безопасная работы гидроманипуляторов может быть обеспечена применением аутригеров. Реализация процесса выравнивания опорно-поворотной платформы относительно горизонта может осуществляться при различных положениях других элементов манипулятура - стрелы, рукояти и телескопического удлинителя. При этом происходит изменение со временем нагрузок на все гидроцилиндры мобильной системы. Интенсивность динамического нагружения зависит от комплекса конструктивных и режимных параметров. Для изучения характеристик динамического нагружения системы гидроцилиндров мобильной транспортно-технологической машины предложена математическая модель. Математическая модель построена универсальным методом на основе уравнений Лагранжа II рода для механической системы с четырьмя степенями свободы. Исследование модели проведено для случая, когда со временем изменяется только угол между горизонтальной плоскостью и плоскостью поверхности опорно-поворотной платформы. Остальные элементы манипулятора не смещаются относительно платформы. Выдвижение аутригера обеспечивается работой шестеренного насоса, поэтому подача рабочей жидкости имеет циклический характер. Модель учитывает пульсации давления, которые вызывают высокочастотные колебания элементов гидроагрегатов со значительной амплитудой. Показано, что увеличение частоты вращения вала шестеренного насоса может приводить к отклонению давления в гидроцилиндре аутригера от значений, полученных в условиях равновесия при соответствующем положении элементов манипулятора, а также к возрастанию амплитуды пульсаций давления по мере выравнивания платформы.
гидравлический манипулятор, математическая модель, динамика, лесотранспортная машина, гидравлический цилиндр, давление, аутригер, шестеренный насос
1. Гидроманипуляторы и лесное технологическое оборудование: монография / З. К. Емтыль, И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк, П. И. Попиков, А. П. Татаренко, Л. Д. Бухтояров; под ред. д-ра техн. наук, проф. И. М. Бартенева. – М. : ФЛИНТА : Наука, 2011.- 408 с. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=20403683.
2. Jeng S., Yang C., Chieng W. Outrigger force measure for mobile crane safety based on linear programming optimization // Mechanics Based Design of Structures and Machines. 2010. V. 38. P. 145–170. DOI:https://doi.org/10.1080/15397730903482702.
3. Попиков, П. И. Экспериментальные исследования динамики гидропривода механизма подъема лесного манипулятора // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2012. – № 75. – С. 407-418. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=17305469
4. Математическое моделирование процессов в системе гидропривода лесных манипуляторов / П. И. Попиков, П. И. Титов, А. А. Сидоров [и др.] // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2011. – № 69. – С. 96-106. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=16391482
5. Лагерев, И. А. Моделирование рабочих процессов манипуляционных систем мобильных многоцелевых транспортно-технологических машин и комплексов: монография / И. А. Лагерев. – Брянск : РИО БГУ, 2016. – 371 с. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=29647139.
6. Urbaś A. Computational implementation of the rigid finite element method in the statics and dynamics analysis of forest cranes // Applied Mathematical Modelling. 2017. V. 46. P. 750–762. DOI:https://doi.org/10.1016/j.apm.2016.08.006.
7. Feau C., Politopoulos I., Kamaris G. S., Mathey C., Chaudat T., Nahas G. Experimental and numerical investigation of the earthquake response of crane bridges. Engineering Structures 2015. V. 84. P. 89–101. DOI:https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2014.
8. Alhaddad W., Halabi Y., Xu H., Lei H. Outrigger and Belt-Truss System Design for High-Rise Buildings: A Comprehensive Review Part II – Guideline for Optimum Topology and Size Design. Advances in Civil Engineering, 2020, 1–30. DOI:https://doi.org/10.1155/2020/2589735.
9. Колесников П. Г., Моисеев Г. Д. Моделирование режимов работы телескопического гидроманипулятора // Актуальные проблемы лесного комплекса. – 2017. – № 50. – С. 14-17. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=30763326.
10. Полетайкин В. Ф., Гуськов С. Ю. Лесопогрузчики перекидного типа с изменяющимся центром вращения технологического оборудования. Динамика элементов конструкции: монография. – Красноярск: СибГТУ, 2013. – 156 с.
11. Авдеева Е. В., Полетайкин В. Ф. Исследование нагрузок на гидроцилиндры манипулятора // Хвойные бореальной зоны. 2020. Т. 38. № 5-6. С. 305-309. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=44597525.
12. Колесников П. Г., Моисеев Г. Д. Расчет устойчивости лесной машины // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2017. № 50. С. 11-13. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=30763325.
13. Колесников П. Г., Моисеев Г. Д. Обоснование параметров устойчивости форвардеров-сортиментовозов // Новые материалы и технологии в машиностроении. – 2016. – № 24. – С. 83-86. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=27320575.
14. Лагерев А. В., Лагерев И. А. Моделирование рабочих процессов в дроссельно-регулируемом гидроприводе манипуляционных систем мобильных машин при раздельном движении звеньев // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. – 2018. - № 4. – С. 355-379. DOI:https://doi.org/10.22281/2413-9920-2018-04-04-355-379.
15. Лагерев А. В., Лагерев И. А. Моделирование рабочих процессов в частотно-регулируемом гидроприводе манипуляционных систем мобильных машин при раздельном движении звеньев // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. – 2019. - № 2. – С. 187-209. DOI:https://doi.org/10.22281/2413-9920-2019-05-02-187-209.
16. Бычков, И. С. Оценка устойчивости грузоподъемного крана, оборудованного грунтовыми якорями // Научный рецензируемый журнал "Вестник СибАДИ". 2017. Т. 3(55). С. 7-11. DOI: https://doi.org/10.26518/2071-7296-2017-3(55)-7-11.
17. Лагерев И. А., Лагерев А. В. Повышение безопасности эксплуатации мобильных транспортно-технологических машин с манипуляционными системами при работе с аутригерами // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2017; 3: 296-302. – DOIhttps://doi.org/10.22281/2413-9920-2017-03-03-296-302.
18. Qian J., Bao L., Yuan R., Yang X. Modeling and Analysis of Outrigger Reaction Forces of Hydraulic Mobile Crane // International Journal of Engineering Transactions. B: Applications. 2017. V. 30, № 8. Р. 1246-1252. DOI:https://doi.org/10.5829/ije.2017.30.08b.18.
19. Дахиев Ф. Ф., Раевская Л. Т. Расчет обобщенных сил лесного манипулятора с четырьмя степенями свободы. Современные проблемы науки и образования. 2015; 1-1: 75. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=25323100.
20. Добрачев А. А., Раевская Л. Т., Швец А. В. Кинематические схемы, структуры и расчет параметров лесопромышленных манипуляторных машин: монография. – Екатеринбург, 2014. – 128 с. – ISBN 978-5-94984-450-2. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=22460987.
21. Попиков П. И., Танчук П. В. Повышение эффективности погрузочно-разгрузочных работ гидроманипуляторов лесотранспортных машин с выравнивателями опорных платформ // Воронежский научно-технический вестник. 2019. Т. 30. № 4. С. 95-100. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=41586856.
22. Патент № 2762905 C1 Российская Федерация, МПК B66C 23/80, B66C 13/18, A01G 23/00. Гидросистема механизма выравнивания опорно-поворотного устройства гидроманипулятора лесотранспортной машины : № 2021116628 : заявл. 07.06.2021 : опубл. 23.12.2021 / П. И. Попиков, П. В. Танчук, В. П. Попиков, Р. В. Юдин ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова". URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2762905C1_20211223.
23. Статическое нагружение силового гидропривода звеньев манипулятора лесотранспортной машины в критическом режиме / О. Р. Дорняк, Л. В. Маркова, С. К. Попиков, П. В. Танчук // Лесотехнический журнал. – 2023. – Т. 13. – № 2 (50). – С. 87–104. – Библиогр.: с. 100–104 (29 назв.). – DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2023.2/5.
24. Яблонский А. А., Никифорова В. М. Курс теоретической механики: статика, кинематика, динамика: учеб. - 16-е изд., стер. - М.: КноРус, 2011. - 603 с.
25. Башта, Т. М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. – М.: Машиностроение, 1982. – 423 с.
26. Хавронин В. П., Несмиянов И. А. Исследование неравномерности подачи рабочей жидкости шестерёнными насосами // Современная техника и технологии. 2012. № 3. URL: https://technology.snauka.ru/2012/03/415 (дата обращения: 12.07.2023).
27. Жаров В. П., Рыбак А. Т., Фридрих Р. А. Моделирование и экспериментальные исследования гидромеханической системы со знакопеременной нагрузкой // Вестник ДГТУ, 2006. Т.6. №1(28). С. 17-24. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=23074487.
28. Шестеренный насос – высокопроизводительный. URL: https://ah-rf.ru/images/companies/5/blog/argo-hytos%20russian/nasosu/%D0%9D%D0%B0%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%8B%20GP1_RU.pdf?1500562700958.
