МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДИНАМИКИ МАНИПУЛЯТОРОВ МНОГООПЕРАЦИОННЫХ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН

УДК 630*36:621.9

 

  • Голякевич Сергей Александрович – кандидат технических наук, доцент кафедры лесных машин дорог и технологий лесопромышленного производства. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: gsa@belstu.by
  • Гороновский Андрей Романович – кандидат технических наук, доцент кафедры лесных машин дорог и технологий лесопромышленного производства. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: arg@belstu.by

DOI: https://doi.org/ 10.52065/2519-402X-2024-276-18.

 

Ключевые слова: манипулятор, динамика, методика, эффективность, технология, ресурс, энергопотребление, моделирование, харвестер, форвардер.

Для цитирования: Голякевич С. А., Гороновский А. Р. Математическая модель динамики манипуляторов многооперационных лесозаготовительных машин // Труды БГТУ. Сер. 1, Лесное хоз-во, природопользование и перераб. возобновляемых ресурсов. 2024. № 1 (276). С. 132–143. DOI: 10.52065/2519-402X-2024-276-18.

 

Аннотация

В данной публикации проведен краткий анализ исследований в области моделирования динамики манипуляторов лесозаготовительных машин. В результате установлено, что существующие математические модели не в полной мере отвечают требованиям по формированию целостной методики прогнозирования эффективности машин в заданных технологических процессах и условиях эксплуатации. Предложена авторская математическая модель комбинированного шарнирно-рычажного манипулятора с телескопическим звеном. Модель состоит из схемы и математических описаний кинематики и динамики звеньев манипулятора, задающих устройств (гидроцилиндров), гидравлического привода. В ней учтена логика работы отдельных элементов силовых гидравлических приводов. Модель является настраиваемой для получения данных о работе манипулятора при выполнении всего комплекса лесотехнологических операций. Она предоставляет данные о времени совершения операции, об энергетический затратах на привод каждого отдельного звена манипулятора при их обособленной и совместной работе, а также сведения о силовых факторах, действующих в отдельных звеньях металлоконструкции манипулятора и исполнительных механизмах силового привода. Способ реализации модели в виде явной записи уравнений Лагранжа 2-го рода позволил сделать ее расширяемой с возможностью интеграции в общую модель многооперационной лесозаготовительной машины. Данные, полученные с помощью этой модели, используются при прогнозировании эффективности комплексов многооперационных лесозаготовительных машин.

Скачать

Список литературы

  1. Гидроманипуляторы и лесное технологическое оборудование: монография / И. М. Бартенев [и др.]; под ред. д-ра техн. наук, проф. И. М. Бартенева. М.: Флинта: Наука, 2011. 408 с.
  2. Mettin U., Miranda La Hera P. X. Modelling and Control Design for a Hydraulic Forestry Crane. Umeå, Sweden: Umeå University, 2005. 37 p.
  3. Heinze A. Modelling, simulation and control of a hydraulic crane. Växjö: Institutionen for Teknik och desing, 2007. 137 p.
  4. Chu Y., Espy V., Zhang H., Bunes O. Modelling and Simulation of an Offshore Hydraulic Crane // 28th European Conference on Modelling and Simulation, May 2014. DOI: 10.7148/2014-0087.
  5. Szabolcs F. Towards Semi-Automation of Forestry Cranes. Automated Trajectory Planning and Active Vibration Damping. Umeå, Sweden: Umeå University, 2017. 101 p.
  6. Жуков А. В. Теоретические основы выбора технических параметров и улучшения эксплуатационных свойств специальных лесных машин: дис. … д-ра техн. наук: 05.21.01. Л., 1987. 315 л.
  7. Голякевич С. А., Гороновский А. Р. Основы проектирования лесных машин и системы автоматизированного проектирования: в 2 ч. Ч. 2. Минск: БГТУ, 2015. 139 с.
  8. Форвардер Амкодор 2661-01. Руководство по эксплуатации 2661.00.000-А РЭ // Амкодор. URL: https://amkodor.by/services/ekspluatatsionnaya-dokumentatsiya/2661-01-А_РЭ.pdf (дата обращения: 15.09.2023).
  9. Drive and Control Systems for Forestry Machines. From the Gear Pump to Electronic Harvester Management // Boschrexroth. URL: http://www.boschrexroth.com/country_units/america/united_states/ sub_websites/brus_brh_m/en/Documentation_and_Resources/9_brochures_and_catalogs/a_downloads/re98 057.pdf (date of access: 03.10.2023).
  10. Lögren B. Kinematic Control of Redundant Knuckle Booms with Automatic Path Fllowing Functions // DiVA portal. URL: http://kth.diva-portal.org/smash/record.jsf?pid=diva2:277303 (date of access: 03.10.2023).
  11. Wang J., Dale Greene W. An Interactive Simulation System for Modeling Stands, Harvests, and Machines // Journale of Forest Engineering. 1999. Vol. 10, no. 1. P. 81–99.
  12. Hesse K. Components and systems for tractor, stacker and combine // Bosch Rexroth Mobile Training. February 2003. P. 18–20.
  13. Drive and Control Systems for Combine Harvesters and Forage Harvesters. Bosch Rexroth AG. 2001. RE 98071 // Airline Hydraulics. URL: https://airlinemedia.airlinehyd.com/Literature/Manufacturer_ Catalogs/Bosch%20Rexroth/DriveControlSystems_Combine_ForageHarvestors-re98071_2001-11.pdf (date of access: 19.09.2023).
  14. Load Sensing Systems Principle of Operation // Eaton Corporation. No. 03-206. 1992. 28 p. URL: https://dokumen.tips/documents/eaton-load-sensing-systems-principle-of-operationpdf.html (date of access: 19.09.2023).
  15. Голякевич С. А., Гороновский А. Р., Мохов С. П. Методика оценки технических характеристик форвардеров на стадии проектирования // Труды БГТУ. 2016. № 2 (184): Лесная и деревообраб. пром-сть. С. 15–19.

 

Поступила 18.10.2023