книги из ГПНТБ / Жуков А.В. Колебания лесотранспортных машин

гі

1

1

1

1

50

100

150 трт2, кюс2-м

Рис. 73. Зависимость максимальных амплитуд колеба­

ний системы от масс свисающих концов пакета хлыстов

тх

(1—3)

и ттг2

(4—6):

1,

4 — а; 2,

5 — z,;

3, 6 — z2 .

сматривать изолированно, так

как

изменение

соотношения

масс

Ш\ и т 2 связано

с жесткостью

концов пакета

хлыстов и

пара­

метрами с и d системы.

1,4 — а; 2, 5 — z,; 3, 6 — z2.

С изменением расстояния с? от 6 до 10 м амплитуды

колеба­

ний изменяются не сильно (см. рис. 74, кривые 4—6):

а — от

Рис. 75.

Зависимость максимальных

амплитуд

колебаний

системы

(и = 2,78

м/с; 1 „ = 1 , Я = 0 , 3

м) от

жесткости

Si (1—3)

KS2(4—6)

свисающих

концов пакета хлыстов:

до

0,26 м (zi)

и с 0,34 до 0,17м (z2).

При жесткости, большей

3,5-104 кгс/м,

амплитуды

перемещений

начинают

возрастать

(см. рис. 75, кривые / — 3) .

Характер изменения кривых 4, 5 я 6, соответствующих из­

менению жесткости S2,

несколько иной. Кривые имеют четко вы­

раженный максимум,

после

которого их

ординаты

начинают

плавно уменьшаться.

Уже при >!?2 = 9-104

кгс/м

максимальные

амплитуды равны:

а = 0 , 2

рад; Zi =0,3, z2 =0,18 м. Наибольшие

их

значения для а , z\

и z2

соответственно

равны 0,39 рад, 0,56

и

0,38 м.

Таким образом, исследования показывают, что динамика

транспортных

систем

рассматриваемого

типа

в значительной

мере определяется

гибкостью

пакета

хлыстов и характером их

размещения на машине.

Большую

роль

при этом

играет

жесткость

пакета хлыстов,

расстояния с и d, а также соотношение масс т.\ и т2

свисающих

концов деревьев.

При проектировании машин данного типа следует подбирать

оптимальные

значения

расстояний cud,

учитывая

их взаимо­

связь с жесткостью свисающих концов деревьев и

их массами

nil

и т2.

5

Поперечно-угловые колебания трактора

для трелевки

деревьев

в полупогруженном

состоянии

Вопрос о целесообразности

применения

той или иной

схемы

трелевки решается с учетом

динамики транспортной

систе­

мы [1] .

Одним из наиболее важных критериев

оценки работоспо­

(вариант I I I ) , которая по сравнению со

схемой, изображенной

на рис. 26, более совершенна. Принятые

допущения оговорены

ранее (см. § 2 главы I I I ) .

(ai+as)

f + (6, -

4 й в /18) т '+ [0,5 (сх+с2)

+с5] Т

+ ( а 2 + а 6 )

р =

•

=(bl

—

4k6/18)qa+[2(cl+ca)+c6]qa;

(а3+а7)

Н - [0,5 ( с 2 + С 4 ) + с 6 ] Ж а 4 + а 8

) 7 = 0,

(94)

где a1

=

/ ^ + / B 4 - / c / 3 + m 1 ( D T + L B ) 2 4 - 4 m 2

( D x + L x ) 2 / 9 ;

а 2

=

[Ів +Dtmx

{LB

+ 1 )]+2Dx(\

+ L X )

m2 /9;

a3

=

Ів,

lB+2IE/3+mlD21+8D2yim2/9

масс

системы

относи­

(IA,

l c , I E —

моменты

инерции

ответственно; DT

— расстояние от массы Ш\ (точка

Оі) до точки

подвеса

пакета В;

Д .

—

расстояние от массы

т 2

(точка 0.2) до

точки Е,

L

B

и L x — расстояние от оси крена

системы до точки

В и Е

соответственно);

ai=[IB+D1mi(l+LT)]+2DK(l+Lx)m2/9;

a 5 = 4 ( £ > x + L x ) 2 m 2 / 9 ;

a 6 = 4 ( . l + L x )

£>х m2 /9;

a7

=

4 Dy. m2J9;

a 8 = 4 ( l + L x )

m2 Dx /9;

b\ =

kl\2\2

(k

— коэффициент сопротивления подвески трак­

тора, її — расстояние от точки А до точки С системы);

Ci=0,5cy

— (MT-\-mi)

g (Lв

— DT) —mxgLB

(cy — угловая

жесткость подвески

трактора);

с2=0,5

DTmig;

с 3

=

— 2m2gLJ9

— m2g

(Lx

— Dx )/3;

c4=2Dxm2g/9;

c5=

—

2m2gLJ9;

c6= — 4DKm2g/9;

k{,=

0

{kb

—

коэффициент

сопротивления

кручению пакета

хлыстов);

qn

— H-sin

to t .

Как указывалось, одним

из наиболее существенных факто­

ров, влияющих

на колебания транспортных

систем,

является

с к о р о с т ь д в и ж е н и я .

Это

подтверждается и в

данном

случае

(рис. 76, кривые

1,2).

В

рассматриваемом

диапазоне скоростей движения ле-

сотранспортная

система

имеет

наибольшие

отклонения при

0

0.1

0А

0,6

0.8

1.0

3~,])X,LX,M

f

0

г

4

'б

8

10

/•jt,*10*/<xc/»

t

і

і

1А

16

LRiM

1,2

Т а б л и ц а

8.

Числовые

значения

V, м/с

Я , м

с-,, Х10<

ft, Х10«

1и

м

D r м

L B . м

к г с - м / р а д

кгс-с/м

0,5

0,10

0,4

0,5

0,2

1,4

0,3

1,1

2,0

0,15

0,6

1,0

0,4

1,6

0,4

1,2

5,0

0,20

0,8

2,0

0,6

1,8

0,5

1,3

8,0

0,25

1,0

3,0

0,8

2,0

0,6

1,4

10,0

0,30

1,5

4,0

1,0

2,2

0,7

1,5

15,0

0,35

2,0

5,0

1,2

2,4

0,8

1,6

20,0

0,40

2,5

6,0

1,4

2,6

0,9

1,7

малых

v.

Максимальное значение

у при скорости 1,6 м/с равно

0,3

рад.

Отклонение

массы т.\

при этой скорости

составляет

0,035 рад, однако уже при скорости 1 м/с трактор

практически

теряет

устойчивость.

При w > 4

м/с максимальные

отклонения

т

и 3

почти не возрастают (см. рис. 76). Максимальные значе­

ния амплитуд угловых

перемещений системы наблюдаются при

в ы с о т ы н е р о в н о с т е й

значения амплитуд поперечно-уг­

ловых колебаний трелевочного трактора возрастают

(см. рис. 76,

кривые 3,4).

Интенсивность

возрастания

угловых

амплитуд

трактора

меньше,

чем пакета

хлыстов. Так, при высоте неров­

ности 0,3

м

( и = 2 м/с) 7 т а

х составляет

0,035

(кривая

3), а ртах —

0,06 рад (кривая 4).

С увеличением

Я

различие между

ними

становится

еще больше.

По абсолютной величине значения амплитуд колебаний си­

стемы невелики. Это объясняется выбором

исходных расчетных

параметров. Как показали исследования,

амплитуды

поперечно-

угловых

колебаний

в большой степени

определяются

угловой

жесткостью

подвески

трактора

(см. рис. 76, кривые

7,

8).

Чис­

ловые значения максимальных амплитуд колебаний

т и р

даны

на стр. 169—170.

Кривые

7

и 8

рассчитаны

для случая

движения

трактора

со скоростью 2 м/с через неровности

высотой 0,15 и длиной 0,6 м.

Зависимости

т =f

(су )

и

В = / {су

)

характеризуются

мини­

мальными ординатами при определенных значениях су

. В дан­

ном случае минимальные

амплитуды

~{ наблюдаются

при су —

= 7,5-103,

а

3—

при с Y

=

104 кгс-м/рад,

т. е. при

значении

у г л о в о й

ж е с т к о с т и

подвески,

равном принятому

в ис­

ходном варианте рассматриваемой

лесотранспортной

системы.

Оптимальными

по величине

перемещений

для данной

системы

расчетных

параметров

системы

Изменение

жесткости

подвес-

x , м мт , Х10 3

ки сильно влияет и на общий ха­

L

m,, Х103

рактер

колебаний

трактора. Так,

кгс*с2 /м

кгс • с2 /м

кривые

1, 2 рис. 77, соответствую­

ОД

0,5

0,1

0,1

щие

cv = 0,5-104

кгс-м/рад,- при

увеличении

t

имеют непрерывно

0,2

0,6

0,3

0,2

возрастающие

по абсолютной ве­

0,3

0,7

0,5

0,3

личине

ординаты.

При

данном

0,4

0,8

0,7

0,4

0,5

0,9

0,9

0,5

значении угловой

жесткости под­

0,6

1,0

1,1

0,6

вески

система

теряет

устойчи­

0,7

1,1

1,3

0,7

вость

(см. ниже).

1„,

м

0,4

0,6

0,8

1,0

1,5

2,0

2,5

7> рад

0,054

0,017

0,154

0,501

4,621

32,623

75,298

Р,

рад

0,044

0,028

0,066

0,228

1,686

12,005

27,494

Н,'м

0,1

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

7> рад

0,012

0,017

0,024

0,030

0,036

0,042

0,048

Р,

рад

0,020

0,028

0,039

0,049

0,059

0,069

0,079

v,

м/с

0,5

2,0

5,0

0,8

10,0

15,0

20,0

7. рад

143,682

0,0:17,

0,112

0,113

0,125

0Д46

0,175

Р, рад

52,559

0,028

0,158

0,158

0,188

0,232

0,283

й,ХЮ2 кгс-с /м

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

7, рад

0,127

0,01.1

0,049

0,064

0,076

0,082

0,087

Р,

рад

0,053

0,028

0,048

0,065

0,080

0,094

0,107

с 7 ,ХЮ 4 кгс - м/рад 0,5

•1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7. рад

3,063

0,017

0,063

0,091

0,126

0Д62

0,196

Р,

рад

3,388

0,028

0,104

0,152

0,208

0,254

0,323

U, м

1,4

•1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

2,6

7, рад

0,046

0,017

0,035

0,052

0,064

0,069

0,078

р, рад

0,031

0,028

0,040

0,050

0,061

0,073

0,079

М т ,ХЮ 2 кгс •с2 /м

1,0

3,0

5,0

7,0

9,0

11,0

13,0 "

7, рад

0,032

0,017

0,749

6,972

39,633

172,550

631,002

р, рад

0,053

0,028

0,684

8,329

52,810

243,411

921,334

яіьХ'Ю2 кгс с2 /м

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

7, рад

0,042

0,017

0,662

3,832

15,320

60,910

Р,

рад

0,046

0,028

0,577

4,630

22,518

105,465

/Я2,Х'Ю2

КГС •с2 /м

0,5

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7. рад

0,023

0.О17

0,040

0,092

0,209

0,459

0,937

Р,

рад

0,032

0,028

0,039

0,154

0,505

1,323

2,914

DT , м

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

7. рад

0,090

0,017

0,027

0,029

0,031

0,034

0,036

Р,

рад

0,069

0,028

0,338

0,043

0,050

0,055

0,056

LB,

м

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

7, рад

0,0301

0,017

0,113

0,377

0,877

1,656

2,714

Р, рад

0,037

0,028

0,071

0,321

0,904

1,938

3,486

Ах, м

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

7. рад

0,018

0,017

0,018

0,018

0,017

0,023

0,031

f1, рад

0,029

0,028

0,029

0,028

0,026

0,034

0,055

LX,

м

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

у ,

рад

0,015

0,017

0,017

0,019

0,024

0,028

0,032

Р, рад

0,0311

0,028

0,029

0,027

0,028

0,029

0,030

туды перемещений

7 и р . Так, при c Y = 4 - 1 0 4

кгс-м/рад ча­

стоты

собственных

поперечно-угловых

Колебаний

трактора и

пакета

хлыстов

составляют

4,83 и 5,1

1/с соответственно

(см.

рис. 77, кривые

5,6).

Как

видно,

наибольшие отклонения

масс

наблюдаются в

начале

движения

системы.

Затем колебания постепенно

уста­

навливаются и происходят

с частотой

возмущающих

сил при

меньших амплитудах. Фаза

колебаний ? =

f (t) противоположна

фазе колебаний

$

= f ( t ) .

Исследованиями установлено,

что значительное

влияние на

процесс

колебаний

трелевочного

трактора

оказывает

д л и н а

ж е с т и

п а к е т а .

Существует

оптимальное

значение 1\,

при

котором

угловые

отклонения ;

и Р

будут

наименьшими

(см.

рис. 76, кривые 5,6). В рассматриваемом случае

это значение Zi

лежит в пределах

1,4—1,6 м. Значения

7 т а х

и р т

а х равны 0,02 и

0,03 рад соответственно.

При

полуподвешенном

способе

трелевки

на

поперечную

устойчивость

трактора

существенно

влияет

м а с с а

п а к е т а

х л ы с т о в ,

имеющая

возможность

совершать

колебания

около

точки подвеса В. При ти равном

200 кгс-с2 /м,

амплитуды

коле­

баний трактора и пакета наименьшие

(рис. 78, кривые 3,4). С

увеличением

массы т\

7 / т а х

и р т

а х

начинают

интенсивно

возра­

стать, и при mi = 350

кгс-с2 /м система практически

теряет ус­

тойчивость.

При mi<;200

кгс-с2 /м

амплитуды

колебаний

не­

Рис. 77. Поперечно-угловые колебания трелевочного

трактора (и=2м/с,

#=0,15, L 4

-=0,6

м) при значениях угловой жесткости подвески

0,5-104

(1,

2), 2-Ю4 (3, 4), 4-Ю4 (5, 6)

и 6 - Ю 4

кгс-м/рад:

/, 3, 5,

7 — 7; 2, 4,

6, 8—?.

Аналогично

изменяются

угловые

перемещения 7т ах и

В т а х

•в зависимости от м а с с ы

т р а к т о р а

Мс

(см. рис. 78,

кри­

вые 1,2). Оптимальное значение массы Mt

300 кгс-с2 /м. Резо­

нансное явление наблюдается при Mj>600

кгс-с2 /м.

Известно, что условия резонанса характеризуются

как па­

раметрами самой системы, так и частотой

воздействия,

которая

в свою очередь зависит от скорости движения системы

(см. рис.

76) и длины

неровностей пути. Установлено, что для рассматри­

ваемой системы

при у = 2 м/с резонансными

будут

значения

длины неровностей пути несколько более

1 м. Оптимальные дли-

О

/

Z

J

4

Мт,тьгЮгкгс-с9м

I

,

,

,

,

!

И

, '

0,06

1,0

1,tf

1,8

Ь^,М

Рис. 78. Зависимость

максимальных

амплитуд поперечно-угловых

колебаний

системы

{р —2

м/с,

#=0,15

м) от массы

трактора

(/, 2),

массы

rh\ (3, 4)

и длины

неровностей

(5, 6):

1,

з,

5 — х- 2, 4, 6 — 3.

'•

ны неровностей, при которых максимальные

амплитуды

колеба­

ний т и

3

составляют

0,016

и 0,028 рад, лежат

в

пределах

вают в ы с о т а

т о ч к и

В п о д в е с а

пакета

хлыстов

я р а с ­

с т о я н и е

DT. Резкое возрастание

амплитуд колебаний

системы

наблюдается при расстоянии

от точки

подвеса до осевой линии

пакета хлыстов,

меньшем

0,4 м (рис. 79, кривые 1,2),

с увели­

чением этого расстояния угловые перемещения

-\ и

3

также

несколько увеличиваются,

но до определенного

предела. В дан­

ном случае этот предел равен

1 м.

Более заметное влияние

DT

оказывает

на колебания

3

пакета хлыстов.

Так,

при Dr

=

= 0,8 м максимальная

амплитуда

3

больше

углового

крена

подрессоренной

массы

трактора в

1,62

раза.