ОБГРУНТУВАННЯ РАЦІОНАЛЬНОЇ СИСТЕМИ АМОРТИЗАЦІЇ ТРЕЛЮВАЛЬНОГО КОЛІСНОГО ТРАКТОРА

Калінін Є. І., канд. техн. наук, доц.,  kalininhntusg@gmail.com, Orcid ID: 0000-0001-6191-8446

Романченко В. М., канд. техн. наук, доц., Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка, vladivlad78@gmail.com, Orcid ID: 0000-0002-0445-3125

Коробко А. І., канд. техн. наук, доц., ak82andrey@gmail.com, Orcid ID: 0000-0002-6618-7790

Лебедєва І. А., Харківська філія Українського науково-дослідного інституту прогнозування та випробування техніки і технологій для сільськогосподарського виробництва імені Леоніда Погорілого, hfukrndipvt@gmail.com, Orcid ID: 0000-0002-1349-0702

Анотація

Мета дослідження. Підвищення ефективності роботи трелювальних машин обґрунтуванням раціональних систем їх амортизації для широкого діапазону природно-виробничих умов.

Методи дослідження. Аналітична модель трелювальної машини для визначення її коливальних характеристик.

Результати дослідження. На навантажену лісотранспортну машину, що рухається по трелювальному волоку, крім збурень від мікрорельєфу, впливають згинальні коливання пакета хлистів (дерев). Взаємодія двох чинників створює складний динамічний стан системи, тому вивчення коливань трелювального колісного трактора є необхідним для вирішення завдання вибору раціональної системи підресорювання цих спеціальних машин. Саме тому метою дослідження є підвищення ефективності роботи трелювальних машин обґрунтуванням раціональних систем їх амортизації для широкого діапазону природно-виробничих умов. Для дослідження повної коливальної системи (трактор-пакет хлистів) в роботі використаний метод дискретних мас. З аналізу основних парціальних частот зроблено висновок, що друга власна частота значно віддаляється від першої, а двомасова система у визначенні частот може бути замінена одномасовою в широкій смузі частотного режиму. Параметри системи, які входять у вираз передавальної функції, частково приймаються відповідно до конструкції трактора (інерційні параметри і лінійні розміри), а інші параметри (жорсткості і демпфування) визначаються під час оптимізації системи. Окрім того, встановлено, що додатковий непружний опір в шині для системи з основним прогином у підвісці дає малий демпфувальний ефект. І, навпаки, з основною еластичністю в шині додаткове демпфування в підвісці дає помітне поліпшення динамічних якостей. Отже, максимальна деформація пружних елементів підвіски вивченої системи повинна розраховуватися за неусталеним режимом руху через одиничну нерівність на максимальну величину 8 см від положення статичної рівноваги. Питання конструкційного виконання підвіски, яке відповідає зазначеним вимогам, потребує спеціального вивчення. Одним із шляхів зменшення прогинів підвіски і усунення її пробоїв є введення гідравлічних амортизаторів і гумових буферів.

Висновки. Остаточний аналіз систем підресорювання показав, що кращими амортизаційними властивостями володіє система з основним прогином і демпфуванням у підвісці. Отримана під час дослідження оптимізована система підресорювання дасть змогу значно поліпшити плавність ходу і знизити динамічне навантаження трелювальних колісних тракторів. Аналітичні залежності для вибору раціональної системи амортизації трелювального трактора можуть бути використані для транспортних засобів загального і сільськогосподарського призначення.

Ключові слова: колісний трелювальний трактор, коливання пачки дерев, раціональна схема амортизації, система підресорювання, прогин підвіски, плавність руху машини.

Читати повну версію статті

Для цитування: Калінін Є. ОБГРУНТУВАННЯ РАЦІОНАЛЬНОЇ СИСТЕМИ АМОРТИЗАЦІЇ ТРЕЛЮВАЛЬНОГО КОЛІСНОГО ТРАКТОРА / Калінін Є., Романченко В., Коробко А., Лебедєва І. // Техніко-технологічні аспекти розвитку та випробування нової техніки і технологій для сільського господарства України: зб. наук. пр. УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого. Випуск 24 (38). - Дослідницьке, 2019. - С. 38-48.

Обоснование рациональной системы амортизации трелевочного колесного трактора

Калинин Е. И., канд. техн. наук, доц., kalininhntusg@gmail.com, Orcid ID: 0000-0001-6191-8446

Романченко В. М., канд. техн. наук, доц., Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства имени Петра Василенка, vladivlad78@gmail.com, Orcid ID: 0000-0002-0445-3125

Коробко А. И., канд. техн. наук, доц., ak82andrey@gmail.com, Orcid ID: 0000-0002-6618-7790

Лебедева И. А.,  hfukrndipvt@gmail.com, Orcid ID: 0000-0002-1349-0702 Харьковский филиал Украинского научно-исследовательского института прогнозирования и испытания техники и технологий для сельскохозяйственного производства имени Леонида Погорелого,

Аннотация

Цель исследования. Повышение эффективности работы трелевочных машин обоснованием рациональных систем их амортизации для широкого диапазона естественно-производственных условий.

Методы исследования. Аналитическая модель трелевочной машины для определения ее колебательных характеристик.

Результаты исследований. На нагруженную лесотранспортную машину, которая движется по трелевочному волоку, кроме возмущений от микрорельефа, влияют изгибные колебания пакета хлыстов (деревьев). Взаимодействие двух факторов создает сложное динамическое состояние системы, поэтому изучение колебаний трелевочного колесного трактора необходимо для решения задачи выбора рациональной системы подрессоривания этих специальных машин. Именно поэтому целью исследования является повышение эффективности работы трелевочных машин обоснованием рациональных систем их амортизации для широкого диапазона естественно-производственных условий. Для исследования полной колебательной системы (трактор – пакет хлыстов) в работе использован метод дискретных масс. Из анализа основных парциальных частот сделан вывод, что вторая собственная частота значительно удаляется от первой, а двухмассовая система при определении частот может быть заменена одномассовой в широкой полосе частотного режима. Параметры системы, входящие в выражение передаточной функции, частично принимаются в соответствии с конструкцией трактора (инерционные параметры и линейные размеры), а остальные параметры (жесткости и демпфирования) определяются при оптимизации системы. Кроме того, установлено, что дополнительное неупругое сопротивление в шине для системы с основным прогибом в подвеске дает малый демпфирующий эффект. И, наоборот, при основной эластичности в шине дополнительное демпфирование в подвеске дает заметное улучшение динамических качеств. Таким образом, максимальная деформация упругих элементов подвески изученной системы должна рассчитываться по неустановившемуся режиму движения через единичную неровность на максимальную величину 8 см от положения статического равновесия. Вопрос конструктивного исполнения подвески, удовлетворяющей указанным требованиям, требует специального изучения. Одним из путей уменьшения прогибов подвески и устранения ее пробоев является введение гидравлических амортизаторов и резиновых буферов.

Выводы. Окончательный анализ систем подрессоривания показал, что лучшими амортизационными свойствами обладает система с основным прогибом и демпфированием в подвеске. Полученная при исследовании оптимизированная система подрессоривания позволит значительно улучшить плавность хода и снизить динамическую нагрузку трелевочных тракторов. Аналитические зависимости для выбора рациональной системы амортизации трелевочных тракторов могут быть использованы для транспортных средств общего и сельскохозяйственного назначения.

Ключевые слова: колесный трелевочный трактор, колебания пачки деревьев, рациональная схема амортизации, система подрессоривания, прогиб подвески, плавность движения машины

GROUNDING OF THE RATIONAL SYSTEM OF AMORTIZATION OF THE SRIDDING WHEEL TRACTOR

Kalinin E. I., Ph. D, Associate Professor, kalininhntusg@gmail.com, Orcid ID: 0000-0001-6191-8446

Romanchenko V.M., Ph. D, Associate Professor, kalininhntusg@gmail.com, Orcid ID: 0000-0002-0445-3125

Kharkiv Petro Vasilenko National Technical University of Agriculture

Korobko A.I., Ph. D, Associate Professor,  ak82andrey@gmail.com, 0000-0002-6618-7790

Lebedeva I.A.,  hfukrndipvt@gmail.com, Orcid ID: 0000-0002-1349-0702

1. Pogoriliy Ukrainian Scientific Research Institute of Forecasting and Testing of Machinery and Technologies for Agricultural Production, Kharkov branch.

Abstract

Purpose of the study. Improving the efficiency of skidding machines by substantiating rational systems for their depreciation for a wide range of natural production conditions.

Research methods. Analytical model of skidding equipment for its oscillatory characteristics.

The results of the study. The loaded timber transporting machine, which moves along the logging trail, in addition to disturbances from the microrelief, is affected by bending vibrations of a packet of whips (trees). The interaction of two factors creates a complex dynamic state of the system, so the study of vibrations of the wheeled tractor is necessary to solve the problem of choosing a rational system of suspension of these special machines. That is why the purpose of the study is to increase the efficiency of skidding machines by justifying rational systems for their depreciation for a wide range of natural production conditions. To study the complete oscillatory system (tractor - packet of whips), the method of discrete masses was used in the work. From the analysis of the main partial frequencies, it was concluded that the second natural frequency is significantly removed from the first, and the two-mass system can be replaced by a single-mass one in a wide frequency mode band when determining frequencies. The system parameters included in the expression of the transfer function are partially accepted in accordance with the design of the tractor (inertial parameters and linear dimensions), and the remaining parameters (stiffness and damping) are determined during system optimization. In addition, it was found that additional inelastic resistance in the tire for the system with the main deflection in the suspension gives a small damping effect. And, on the contrary, with the main elasticity in the tire, additional damping in the suspension gives a noticeable improvement in the dynamic qualities. Thus, the maximum deformation of the elastic suspension elements of the studied system must be calculated by unsteady motion through a single irregularity to a maximum value of 8 cm from the position of static equilibrium. The question of the design of the suspension that meets the specified requirements requires special study. One of the ways to reduce the deflection of the suspension and eliminate its breakdowns is the introduction of hydraulic shock absorbers and rubber buffers.

Conclusions. The final analysis of the suspension systems showed that the system with the main deflection and damping in the suspension has the best damping properties. The optimized suspension system obtained in the study will significantly improve the smoothness of the course and reduce the dynamic load on the skidders. Analytical dependencies for choosing a rational system of depreciation of skidders can be used for general and agricultural vehicles.

Keywords: wheeled skidder tractor, vibrations of a pack of trees, rational depreciation scheme, suspension system, suspension deflection, smooth movement of the machine