Оптимизация конструктивных параметров пневмогидравлического седельно-сцепного устройства лесовозного автопоезда. С. 126–139

УДК

629.1.04

DOI:

10.37482/0536-1036-2023-3-126-139

Аннотация

Рассмотрены преимущества использования в современных условиях вывозки лесоматериалов лесовозных автопоездов, составленных седельными тягачами с полуприцепами. Проанализированы последствия эксплуатации лесовозных автопоездов в сложных дорожных условиях, характеризующихся недостаточным обустройством лесовозных дорог. Описаны перспективные научные направления, позволяющие повысить эффективность работы лесовозных седельных автопоездов. Предложена усовершенствованная конструкция рекуперативного седельно-сцепного устройства, обеспечивающая повышение надежности и сокращение расхода топлива автопоезда, улучшение условий труда водителей, а также снижение динамических нагрузок между звеньями лесовозного автопоезда, возникающих при его движении в неустановившихся режимах. Методика проведения исследования включает в себя использование математического аппарата многофакторной оптимизации. Выведены аналитические формулы для определения показателей эффективности работы рекуперативного седельно-сцепного устройства. Выявлено влияние величины хода поршней гидравлического цилиндра рекуперативного седельно-сцепного устройства, массы полуприцепа с лесоматериалами, ускорений при разгоне и торможении лесовозного автопоезда на изменение показателей эффективности работы устройства. Определена оптимальная величина хода поршней гидравлического цилиндра, составившая 200 мм. Она позволяет рекуперировать мощность 6,5 кВт и обеспечивает более благоприятное продольное ускорение полуприцепа – 0,72 м/c². Установлено, что с ростом ускорения при разгоне и торможении лесовозного автопоезда с 1 до 3 м/с² возрастает рекуперируемая мощность – с 2,2 до 6,8 м/с², а также повышается среднее продольное ускорение полуприцепа – с 0,27 до 0,75 м/с². Изменение загруженности полуприцепа лесоматериалами от 5 до 25 т позволяет увеличить рекуперируемую мощность с 1,6 до 7,9 кВт и снизить продольное ускорение полуприцепа с 2,8 до 0,53 м/с². Получены графики влияния и картограммы оптимизации, отражающие диаметр и величину хода поршней рекуперативного гидроцилиндра седельно-сцепного устройства в зависимости от рекуперируемой мощности и продольного ускорения полуприцепа. Картограммы оптимизации позволили графоаналитическим способом определить среднюю рекуперируемую мощность, равную 6,5 кВт при диаметре рекуперативного гидроцилиндра 110 мм и величине хода поршней гидроцилиндра 200 мм.

Сведения об авторах

В.И. Посметьев, д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: Q-1411-2015, ОRCID: https://orcid.org/0000-0001-9878-7451
В.О. Никонов*, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: N-3510-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7380-9180
А.Ю. Мануковский, д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: AAR-1976-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4289-6581
В.В. Посметьев, канд. физ.-мат. наук, доц.; ResearcherID: Z-3736-2019, ОRCID: https://orcid.org/0000-0001-6622-5358
А.В. Авдюхин, аспирант; ResearcherID: HDM-3130-2022, ОRCID: https://orcid.org/0000-0003-2622-8946
Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова, ул. Тимирязева, д. 8, г. Воронеж, Россия, 394087; posmetyev@mail.ru, 8888nike8888@mail.ru*, mayu1964@mail.ru, victorvpo@mail.ru, 1988aav@mail.ru

Ключевые слова

оптимизация, эффективность, седельно-сцепное устройство, рекуперируемая мощность, седельный лесовозный автопоезд, лесовозная дорога, продольное ускорение полуприцепа, торможение полуприцепа

Для цитирования

Посметьев В.И., Никонов В.О., Мануковский А.Ю., Посметьев В.В., Авдюхин А.В. Оптимизация конструктивных параметров пневмогидравлического седельно-сцепного устройства лесовозного автопоезда // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 3. С. 126–139. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-3-126-139

Литература

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 279 с. 

2. Грановский В.А., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. 288 с. 

3. Мудров А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль. Томск: Раско, 1991. 272 с. 

4. Никонов В.О. Современное состояние, проблемы и пути повышения эффективности лесовозного автомобильного транспорта. Воронеж: ВГЛТУ, 2021. 203 с. 

5. Посметьев В.И., Никонов В.О., Авдюхин А.В. Оценка актуальности использования в конструкции лесовозного тягача с полуприцепом рекуперативного пневмогидравлического седельно-сцепного устройства // Воронеж. науч.-техн. вестн. 2021. Т. 3, № 3(37). C. 76–94. https://doi.org/10.34220/2311-8873-2022-76-94

6. Посметьев В.И., Никонов В.О., Посметьев В.В., Авдюхин А.В. Имитационное моделирование рекуперативного пружинно-гидравлического седельно-сцепного устройства лесовозного тягача с полуприцепом // Лесотехн. журн. 2020. Т. 10, № 4(40). С. 227–242. https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2020.4/19

7. Acuna M., Sosa A. Automated Volumetric Measurements of Truckloads Through Multi-View Photogrammetry and 3D Reconstruction Software. Croatian Journal of Forest Engineering, 2019, vol. 40, no. 1, pp. 151–162.

8. Akay A.E., Serin H., Sessions J., Bilici E., Pak M. Evaluating the Effects of Improving Forest Road Standards on Economic Value of Forest Products. Croatian Journal of Forest Engineering, 2021, vol. 42, no. 2, pp. 245–258. https://doi.org/10.5552/crojte.2021.851

9. Bako S., Ige B., Nasir A., Nicholas A., Musa N.A. Stability Analysis of a Semi-Trailer Articulated Vehicle: A Review. International Journal of Automotive Science and Technology, 2021, vol. 5, iss. 2, pp. 131–140. https://doi.org/10.30939/ijastech..855733

10. Brown M.W. Evaluation of the Impact of Timber Truck Configuration and Tare Weight on Payload Efficiency: An Australian Case Study. Forests, 2021, vol. 12, no. 7, p. 855. https://doi.org/10.3390/f12070855

11. Ghaffariyan M.R., Barrier C., Brown M., Kuehmaier M., Acuna M. A Short Review of Timber Truck Fuel Consumption Studies. Australian Forests Operations Research Alliance (AFORA). Industry Bulletin, 2018, vol. 21, pp. 1–6.

12. Johannes E., Ekman P., Huge-Brodin M., Karlsson M. Sustainable Timber Transport – Economic Aspects of Aerodynamic Reconfiguration. Sustainability, 2018, vol. 10, no. 6, pp. 1–18. https://doi.org/10.3390/su10061965

13. Kogler C., Stenitzer A., Rouch P. Simulation Combined Self-Loading Truck and Semitrailer Truck Transport in the Wood Supply Chain. Forests, 2020, vol. 11, no. 12, pp. 1–15. https://doi.org/10.3390/f11121245

14. Korpinen O.-J., Aalto M., Venalainon P., Ranta T. Impacts of a High-Capacity Truck Transportation System on the Economy and Traffic Intensity of Pulpwood Supply in Southeast Finland. Croatian Journal of Forest Engineering, 2019, vol. 40, iss. 1, pp. 89–105.

15. Lachini E., Fiedler N., Silva G., Pinheiro C., Carmo F. Operational Analysis of Forestry Transportation Using Self-Loading Trucks in a Mountainous Region. Floreste e Ambiente, 2018, vol. 25, no. 4, pp. 1–7. https://doi.org/10.1590/2179-8087.006015

16. Mitrofanovs I., Cekule M. Effective Collaboration Research Project on IT Solution for Automatic Measurement of Timber Assortment. Systemics, Cybernetics and Informatics, 2019, vol. 17, pp. 78–83.

17. Monti C.A.U., Gomide L.R., Oliveira R.M., Franca L.C.J. Optimization of Wood Supply: The Forestry Routing Optimization Model. Anais Da Academia Brasileira de Ciencias, 2020, vol. 92, no. 3, pp. 1–17. https://doi.org/10.1590/0001-3765202020200263

18. Palander T., Kärhä K. Improving Energy Efficiency in a Synchronized Road – Transportation System by Using a TFMC (Transportation Fleet – Management Control) in Finland. Energies, 2019, vol. 12, no. 4, pp. 1–15. https://doi.org/10.3390/en12040670

19. Schettino S., Minette L.J., Schettino C.F., Reboleto I.D. Feasibility Analysis of the Use of Light and Medium Trucks in Timber Transport in Rural Properties. Revista Arvore, 2018, vol. 42, no. 6, pp. 1–9. https://doi.org/10.1590/1806-908820118000600008

20. Vaatainen K., Anttila P., Elisson L., Enstrom J., Laitila J., Prinz R., Routa J. Roundwood and Biomass Logistics in Finland and Sweden. Croatian Journal of Forest Engineering, 2021, vol. 42, no. 1, pp. 39–61. https://doi.org/10.5552/crojfe.2021.803