The paper analyzes the results of experimental studies of the dynamics of the hydraulic drive of a laboratory test bench with a hydraulic manipulator LV-210-01 with a new damping device during emergency load release to prevent lateral tipping of a log truck when loading logs. It was established that the statistical average value of the dynamic factor decreases by approximately 11–12%.
timber transport machine, hydraulic manipulator, boom lifting mechanism, damping device
Использование лесозаготовительной техники на склонах повышает риски аварийных ситуаций, а также может приводить к ухудшению технического состояния лесных машин и повышенному износу гидравлического оборудования [1]. Известно, что сброс сортимента, позволяющий сохранить устойчивость машины, может приводить к существенным перегрузкам гидропривода исполнительного механизма как при механическом, так и при автоматическом управлении. Теоретическому исследованию динамических процессов в гидроприводах лесных машин посвящены работы [2-5].
В патенте [6] предложено демпфирующее устройство, которое решает задачу снижения динамической нагруженности гидропривода грузоподъемного механизма при различных положениях стрелы.
В данной работе представлены результаты экспериментального исследования динамической нагруженности гидропривода стрелы лесного манипулятора при осуществлении сброса сортимента. Рассмотрены различные варианты подключения демпфирующего устройства.
Для оценки динамической нагруженности лесного манипулятора и проверки влияния параметров демпфирующего устройства на снижение динамической нагруженности грузоподъемного механизма при аварийном сбросе сортимента на базе серийного гидроманипулятора ЛВ-210-01 изготовлена лабораторная установка (рис. 1). В гидросистему включено демпфирующее устройство, а также контрольно-измерительные приборы, в числе которых устройство для измерения угла подъёма стрелы, датчики давления ZET 315 (ВС 315), манометры. Сигнал от датчиков давления регистрируется и обрабатывается тензометрической системой ZET 058 с шагом по времени 0,1 с.
|
|
|
Рисунок 1 – Лабораторная установка на базе серийного гидроманипулятора ЛВ-210-01. |
Гидравлические характеристики привода при различных регулировочных положениях дросселей демпфирующего устройства исследованы для следующих режимов: подъем стрелы с грузом, остановка стрелы с грузом, сброс груза, опускание стрелы без груза. Для каждого регулировочного положения дросселей эксперимент проводился с тремя повторениями.
Для всех режимов зафиксированы высокочастотные колебания давления рабочей жидкости в гидроцилиндре стрелы. Характерный график изменения давления в гидроцилиндре стрелы при сбросе сортимента представлен на рис. 2. График демонстрирует недостаточную точность измерения пиков давления, что подтвердилось при статической обработке данных полученных в результате опытов. Поэтому статистическая обработка опытов проведена для огибающих колебаний давления (верхней и нижней).
|
|
|
Рисунок 2 – График изменения давления в гидроцилиндре стрелы с огибающими при сбросе сортимента в опыте с дросселями, открытыми на 1 оборот.
|
Установлено, что число воспроизводимых дисперсий для верхней огибающей пиков давления максимально в четырех сериях из пяти. Для нижней огибающей пиков давления, в целом не влияющих на работоспособность гидропривода, воспроизводимость опытов обоснована, начиная с момента времени t<1 с. Экспериментальные результаты воспроизводимы с вероятностью p =95%. Относительная случайная квадратичная погрешность в опытах для максимальных пиков давления не превышает 12,1%, а для минимальных пиков – 19%.
В качестве характеристики динамической нагруженности гидросистемы манипулятора используется коэффициент динамичности. Величина коэффициента динамичности равна отношению максимального пика давления в гидроцилиндре стрелы при мгновенной разгрузке к установившемуся давлению при данном режиме.
Расчет коэффициента динамичности в режиме мгновенной разгрузки манипулятора при сбросе сортимента показал, что применение дросселей для регулирования пульсаций давления рабочей жидкости в гидроцилиндре стрелы, позволяет снизить его значение примерно на 11-12% (рис. 3).
|
|
|
Рисунок 3 – Влияние степени открытия дросселей на коэффициент динамичности для давления в гидроцилиндре стрелы при сбросе груза |
Выводы:
1. Спроектирован и создан лабораторный стенд для исследования динамической нагруженности гидропривода стрелы лесного манипулятора.
2. Проведены эксперименты по измерению зависимостей давления рабочей жидкости в поршневой и штоковой полостях гидроцилиндра при различных регулировочных положениях дросселей демпфирующего устройства в режимах подъема стрелы с грузом, остановки стрелы с грузом, сброса груза, опускания стрелы без груза.
3. Эксперименты подтвердили, что подключение разработанного демпфирующего устройства понижает величину максимальных пиков давления рабочей жидкости в гидроцилиндре стрелы. При этом значение коэффициента динамичности снижается на 11-12%.
4. Применение предложенной модифицированной системы гидропривода повышает эффективность погрузочно-разгрузочных работ в лесном комплексе за счет возможности реализации аварийного сброса сортимента при значениях пикового давления рабочей жидкости в пределах допустимого.
1. Sovremennye sistemy mashin i tehnologii zagotovki drevesiny i lesovosstanovleniya v usloviyah gornyh lesosek / V.A. Kalyashov, A.Do Tuan, E.G. Hitrov [i dr.] // Resources and Technology. – 2022. – T. 19, № 2. – S. 1-47. – DOI:https://doi.org/10.15393/j2.art.2022.6163. EDN: https://elibrary.ru/ALIDFG
2. Analiz raboty gidravlicheskogo manipulyatora lesnoy mashiny s ciklovoy sistemoy upravleniya / E.N. Vlasov, A.V. Sergeevichev, Yu.A. Dobrynin [i dr.]// Izvestiya Sankt-Peterburgskoy lesotehnicheskoy akademii. – 2022. – № 238. – S. 99-112. – DOI:https://doi.org/10.21266/2079-4304.2022.238.99-112. EDN: https://elibrary.ru/BGXKEO
3. Patent № 2780834 C1 Rossiyskaya Federaciya, MPK A01G 23/02, B66C 1/68. Manipulyator lesohozyaystvennoy mashiny: № 2022111654: zayavl. 28.04.2022: opubl. 04.10.2022 / A.A. Platonov, M.V. Drapalyuk, R.V. Yudin, S.V. Zimarin; zayavitel' Federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya «Voronezhskiy gosudarstvennyy lesotehnicheskiy universitet imeni G.F. Morozova».
4. Modelirovanie raboty mehanizma povorota kolonny manipulyatora avtosortimentovoza s uchetom ob'emnoy zhestkosti energosberegayuschego gidroprivoda / A.T. Rybak, P.I. Popikov, D.Yu. Druchinin [i dr.] // Lesotehnicheskiy zhurnal. – 2024. – T. 14, № 2(54). – S. 280-294. – DOI:https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2024.2/16. EDN: https://elibrary.ru/PZAZLG
5. Dinamicheskoe nagruzhenie elementov gidravlicheskoy sistemy manipulyatora lesotransportnoy mashiny pri vyravnivanii ramy oporno-povorotnogo ustroystva / O.R. Dornyak, L.V. Markova, P.V. Tanchuk [i dr.] // Lesotehnicheskiy zhurnal. – 2024. – T. 14, № 2(54). – S. 168-187. – DOI:https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2024.2/10. EDN: https://elibrary.ru/LJCDPY
6. Patent № 2789167 C1 Rossiyskaya Federaciya, MPK B66C 13/42. Gidroprivod gruzopod'emnogo mehanizma lesnogo manipulyatora : № 2022119768 : za-yavl. 19.07.2022 : opubl. 30.01.2023 / P.I. Popikov, A.S. Chernyh, D.S. Bogdanov [i dr.]; zayavitel' Federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya «Voronezhskiy gosudarstvennyy lesotehnicheskiy universitet imeni G.F. Morozova».
