Оптимизация конструктивных параметров рекуперативного дышла лесовозного автопоезда. C. 128–141

УДК

630*31:621.22

DOI:

10.37482/0536-1036-2024-2-128-141

Аннотация

Рассмотрены основные преимущества и особенности взаимодействия звеньев лесовозного автопоезда при движении в процессе вывозки лесоматериалов по недостаточно обустроенным лесовозным дорогам. На основе анализа результатов выполненных российскими и зарубежными авторами исследований выявлены перспективные пути повышения эффективности работы лесовозных автомобилей с прицепами. Представлены главные недостатки существующих конструкций тягово-сцепных устройств лесовозных автомобилей с прицепами. Предложена усовершенствованная конструкция рекуперативного пневмогидравлического дышла сцепного устройства автопоезда, обеспечивающая снижение максимальных усилий при динамическом взаимодействии звеньев, повышение надежности автопоезда, возможность рекуперации энергии рабочей жидкости с ее последующим полезным использованием, а также эффект самовытаскивания автопоезда, улучшающий его проходимость в условиях недостаточно обустроенных лесовозных дорог. Выявлено, что оптимальный внутренний диаметр последовательно соединенных свободными торцами 2 гидроцилиндров двухстороннего действия находится в диапазоне 95…105 мм. При таком диаметре рекуперируемая мощность достигает 4 кВт, среднее продольное ускорение прицепа находится в диапазоне 0,75…0,83 м/с². Движение лесовозного автопоезда в исследуемых условиях со скоростью 20…60 км/ч сопровождается изменением средней рекуперируемой мощности от 1,8 до 11,3 кВт и среднего продольного ускорения прицепа – от 0,2 до 1,4 м/с². Определено, что при средних высотах неровностей опорной поверхности 0,1...0,2 м, характерных для типичных недостаточно обустроенных лесовозных дорог, средняя рекуперируемая мощность составляет 2,2...4,1 кВт, среднее продольное ускорение прицепа – 0,26...0,53 м/с². Оптимальный ход рекуперативного пневмогидравлического дышла сцепного устройства автопоезда равняется 0,55 м, оптимальная скорость удлинения (или укорочения) дышла сцепного устройства – 0,28 м/с. При этом обеспечивается средняя скорость самовытаскивания 0,22 м/с, среднее перемещение лесовозного автопоезда 0,11 м за один цикл удлинения (или укорочения) дышла и рекуперируемая им мощность 1,75 кВт.

Сведения об авторах

В.О. Никонов*, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: N-3510-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7380-9180
В.И. Посметьев, д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: Q-1411-2015, ОRCID: https://orcid.org/0000-0001-9878-7451
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
И.В. Сизьмин, аспирант; ResearcherID: IWE-3107-2023, ОRCID: https://orcid.org/0000-0002-9035-515X
Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова, ул. Тимирязева, д. 8, г. Воронеж, Россия, 394087; 8888nike8888@mail.ru*, posmetyev@mail.ru, mayu1964@mail.ru, victorvpo@mail.ru, igorsizmin96@gmail.com

Ключевые слова

лесовозный автомобиль, гидроцилиндр двухстороннего действия, прицеп, рекуперация энергии, функция самовытаскивания, оптимизация параметров, компьютерный эксперимент, картограмма оптимизации, пневмогидроаккумулятор, лесовозная дорога, эффективность системы

Для цитирования

Никонов В.О., Посметьев В.И., Мануковский А.Ю., Посметьев В.В., Сизьмин И.В. Оптимизация конструктивных параметров рекуперативного дышла лесовозного автопоезда // Изв. вузов. Лесн. журн. 2024. № 2. С. 128–141. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-2-128-141

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. Патент № 2784227 C1 РФ, МПК B60D 1/14, B60D 1/145, B60D 1/155. Рекуперативное пневмогидравлическое дышло сцепного устройства автопоезда с функцией самовытаскивания: № 2022124514: заявл. 16.09.2022: опубл. 23.11.2022 / В.И. Посметьев, В.О. Никонов, В.В. Посметьев, И.В. Сизьмин. 

6. Посметьев В.И., Никонов В.О., Посметьев В.В., Сизьмин И.В. Имитационная модель оценки эффективности лесовозного автопоезда, оснащенного рекуперативным пневмогидравлическим тягово-сцепным устройством // Лесотехн. журн. 2020. Т. 10, № 4(40). С. 181–196. https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2020.4/15

7. Посметьев В.И., Никонов В.О., Сизьмин И.В. Повышение эффективности лесовозного автопоезда путем использования рекуперативного пневмогидравлического сцепного устройства // Воронеж. науч.-техн. вестн. 2022. Т. 4, № 4(38). C. 70–85. https://doi.org/10.34220/2311-8873-2022-70-85

8. Alrejjal A., Ksaibati K. Impact of Crosswinds and Truck Weight on Rollover Propensity when Negotiating Combined Curves. International Journal of Transportation Science and Technology, 2022, vol. 12, iss. 1, pp. 86–102. http://doi.org/10.1016/j.ijtst.2022.01.001

9. Bako S., Ige B., Nasir 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. http://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, art. no. 855. http://doi.org/10.3390/f12070855

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

12. Johannes E., Ekman P., Huge-Brodin M., Karlsson M. Sustainable Timber Transport – Economic Aspects of Aerodynamic Reconfiguration. Sustainability, 2018, vol. 10, no. 6, art. no. 1965. http://doi.org/10.3390/su10061965

13. Kogler C., Stenitzer A., Rauch P. Simulating Combined Self-Loading Truck and Semitrailer Truck Transport in the Wood Supply Chain. Forests, 2020, vol. 11, no. 12, art. no. 1245. http://doi.org/10.3390/f11121245

14. Korpinen O.-J., Aalto M., Venäläinen 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. Floresta e Ambiente, 2018, vol. 25, iss. 4, art. no. e20150060. http://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, no. 2, 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 Ciências, 2020, vol. 92, iss. 3, art. no. e20200263. http://doi.org/10.1590/0001-3765202020200263

18. Moreno G., Manenti V., Guerero G., Nicolazzi L., Vieira R., Martins D. Stability of Heavy Articulated Vehicles: Effect of Load Distribution. Transportation Research Procedia, 2018, vol. 33, pp. 211–218. http://doi.org/10.1016/j.trpro.2018.10.094

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 Árvore, 2018, vol. 42, iss. 6, art. no. e420608. https://doi.org/10.1590/1806-90882018000600008

20. Trzciński G., Moskalik T., Wojtan R. Total Weight and Axle Loads of Truck Units in the Transport of Timber Depending on the Timber Cargo. Forests, 2018, vol. 9, no. 4, art. no. 164. http://doi.org/10.3390/f9040164