Методика расчета энергетических и динамических параметров агрегата для понижения пней и режимов резания его рабочего органа

УДК

630.7*674

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2017.4.106

Аннотация

Обоснование энергетических и динамических параметров агрегата для понижения пней является важным вопросом при выполнении лесовосстановительных работ. Также актуально определение оптимальных конструктивных параметров фрезерного рабочего органа агрегата и режимов его работы. Цели данных теоретических исследований – обоснование возможностей преодоления перегрузок при встрече рабочего органа с пнем за счет кинетической энергии вращающихся масс двигателя, трансмиссии и фрезы; определение оптимальных энергетических и динамических параметров агрегата; теоретический анализ процесса дробления пня фрезерным рабочим органом, позволяющий в дальнейшем решить задачу оптимизации конструктивных и геометрических параметров рабочего органа, а также режимов его работы по критерию минимума энергоемкости. Программа исследований предусматривала изучение возможности преодоления перегрузок посредством подбора оптимальных значений частоты вращения рабочего органа, мощности двигателя, момента инерции агрегата, скорости его движения по критерию допустимого коэффициента загрузки двигателя трактора, рациональных по критерию минимума энергоемкости режимов резания и углов установки резцов. Исследования проводили теоретически на основании созданных авторами компьютерных программ Dina 2 и Freza_n, что позволило обосновать параметры агрегата и его рабочего органа на стадии проектирования. На основании полученных результатов возможно обосновать выбор базового трактора, конструкцию и компоновку тракторного лесохозяйственного агрегата для понижения пней с рабочим органом в виде фрезы фронтальной навески и определить мощностные и динамические параметры такого агрегата, что позволит увеличить производительность труда и снизить утомляемость оператора. 

Сведения об авторах

С.Н. Орловский¹, канд. техн. наук, доц.

А.И. Карнаухов², канд. техн. наук, доц.

¹Красноярский государственный аграрный университет, пр. Мира, д. 90, г. Красноярск, Россия, 660049; e-mail: orlovskiysergey@mail.ru

² Сибирский государственный аэрокосмический университет им. академика М.Ф. Решетнёва, пр. Мира, д. 82, а/я 1075, г. Красноярск, Россия, 660049;

e-mail: Sky_ angel_33@mail.ru

Ключевые слова

понижение пней, динамические параметры, резание, отбрасывание продуктов резания, оптимизация

Для цитирования

Орловский С.Н., Карнаухов А.И. Методика расчета энергетических и динамических параметров агрегата для понижения пней и режимов резания его рабочего органа // Лесн. журн. 2017. № 4. С. 106–115. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.4.106

Литература

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Драпалюк М.В., Батищев С.Н. Результаты теоретического исследования виброударной машины для удаления пней // Лесн. журн. 2011. № 3. С. 51–57. (Изв. высш. учеб. заведений).

2. Карнаухов А.И. Лесопожарные агрегаты с торцовой фрезой. Концепция энергосбережения: моногр. для студентов, преподавателей и науч. работников техн. вузов. Красноярск: СибГТУ, 2011. 220 с.

3. Орловский С.Н. Определение энергетических и динамических параметров тракторов, режимов резания активных рабочих органов машинно-тракторных агрегатов: моногр. Красноярск: КрасГАУ, 2011.  376 с.

4. Орловский С.Н., Карнаухов А.И. Теоретические предпосылки к обоснованию параметров и режимов работы роторных рабочих органов // Лесн. журн. 2012. № 4.
С. 70–76. (Изв. высш. учеб. заведений).

5. Орловский С.Н., Филимонов Э.Г. Оптимальные параметры лесопожарных агрегатов // Лесн. журн. 1994. № 1. С. 32– 37. (Изв. высш. учеб. заведений).

6. Расчет динамики тракторных агрегатов (Dina 2): свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007610362 / Орловский С.Н., Комиссаров С.В.; заявка № 2006613950; зарег. в Реестре программ 19.01.2007.

7. Расчет энергоемкости резания лесных почв с подстилкой торцовыми фрезами и затрат мощности на резание и выполнение технологического процесса (Fresa_n): свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007610363 / Орловский С.Н., Комиссаров С.В., Карнаухов А.И.; заявка № 2006613951; зарег. в Реестре программ для ЭВМ 19.01.2007.

8. Cormmier D., Ryans M. The Use of Piling Rakes for a Logging Debries Problem // Canadian Forest Industries. 1988. No. 11. Pp. 27–32. 

Поступила 23.01.17

Ссылка на английскую версию:

Calculation Methodology of Energy and Dynamic Parameters of the Stump Lowering Device and Cutting Conditions of Its Working Member

UDC 630*232.211

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.4.106

Calculation Methodology of Energy and Dynamic Parameters of the Stump Lowering Device and Cutting Conditions of Its Working Member

S.N. Orlovskiy¹, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

A.I. Karnaukhov², Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

¹Krasnoyarsk State Agrarian University, pr. Mira, 90, Krasnoyarsk, 660049, Russian Federation; e-mail: orlovskiysergey@mail.ru

²Siberian State Aerospace University named after academician M.F. Reshetnev, pr. Mira, 82, Krasnoyarsk, 660049, Russian Federation; e-mail: Sky_angel_33@mail.ru

Substantiation of energy and dynamic parameters of a stump lowering device during the reforestation process is a priority. Calculation of optimum design parameters of a milling working member of the unit and its operating modes is also important. The goal of theoretical research is to justify the possibilities of overloads overcoming when the working member meets a stump due to the kinetic energy of rotating masses of the engine, transmission and cutter; determination of optimal energy and dynamic parameters of the unit; theoretical analysis of the stump crushing process by a milling working member that allows solving the problem of optimizing the design and geometric parameters of the working member, its operating modes by the minimum criterion of the energy intensity. The research program provides the study of the possibility of overload overcoming by selecting the optimum values of the rotational speed of the working member, engine power, inertia moment of the unit, speed of its movement according to the criterion of the permissible load factor of the tractor engine. Also we have studied the rational cutting conditions and the angles of cutters setting by the criterion of minimum energy intensity. The research is carried out theoretically on the basis of the computer programs Dina 2 and Freza_n created by the authors, which allow us to substantiate the parameters of the unit and its working body at the design stage. On the basis of the obtained results we can substantiate the design and structure of the tractor forestry unit for stump lowering with a working member in the form of a front-mounted milling cutter and determine its power and dynamic parameters. This will increase the labor productivity and reduce operator’s fatigue.

Keywords: stump lowering, dynamic parameter, cutting, throwing the cutting product off, optimization.

REFERENCES

1. Drapalyuk M.V., Batishchev S.N. Rezul'taty teoreticheskogo issledovaniya vibroudarnoy mashiny dlya udaleniya pney [Theoretical Study Results of Vibratory Impact Machine for Stump Removal]. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2011, no. 3, pp. 51−57.

2. Karnaukhov A.I. Lesopozharnye agregaty s tortsovoy frezoy. Kontseptsiya energosberezheniya: monogr. dlya studentov, prepodavateley i nauch. rabotnikov tekhn. vuzov [Forest Fire Units with Face Milling Cutter. The Concept of Energy-Saving]. Krasnoyarsk, 2011. 220 p.

3. Orlovskiy S.N. Opredelenie energeticheskikh i dinamicheskikh parametrov traktorov, rezhimov rezaniya aktivnykh rabochikh organov mashinno-traktornykh agregatov: monogr. [Determination of Energy and Dynamic Parameters of Tractors, Cutting Modes of Active Working Members of Machine and Tractor Units]. Krasnoyarsk, 2011. 376 p.

4. Orlovskiy S.N., Karnaukhov A.I. Teoreticheskie predposylki k obosnovaniyu parametrov i rezhimov raboty rotornykh rabochikh organov [Theoretical Background of Rotary Tools Parameters and Operating Modes]. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2012, no. 4, pp. 70−76.

5. Orlovskiy S.N., Filimonov E.G. Optimal'nye parametry lesopozharnykh agregatov [Optimum Parameters of Forest Fire Units]. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 1994, no. 1, pp. 32−37.

6. Orlovskiy S.N., Komissarov S.V. Raschet dinamiki traktornykh agregatov
(Dina 2) [Calculation of Dynamics of Tractor Units (Dina 2)]. Certificate of Official Registration of Software Application no. 2007610362, 2007.

7. Orlovskiy S.N., Komissarov S.V., Karnaukhov A.I. Raschet energoemkosti rezaniya lesnykh pochv s podstilkoy tortsovymi frezami i zatrat moshchnosti na rezanie i vypolnenie tekhnologicheskogo protsessa (Fresa_n) [Calculation of Energy Intensity of Forest Soil Cutting with Litter by Face Mills and Power Expenditure to Cut and Perform the Technological Process (Fresa_n)]. Certificate of Official Registration of Software Application no. 2007610363, 2007.

8. Cormmier D., Ryans M. The Use of Piling Rakes for a Logging Debries Problem. Canadian Forest Industries, 1988, no. 11, pp. 27−32. 

Received on January 23, 2017

---

For citation: Orlovskiy S.N., Karnaukhov A.I. Calculation Methodology of Energy and Dynamic Parameters of the Stump Lowering Device and Cutting Conditions of Its Working Member. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2017, no. 4, pp. 106–115. DOI: 10.17238/ issn0536-1036.2017.4.106