На правах рукописи

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛЕСОТРАНСПОРТА НА УЧАСТКАХ РУБОК УХОДА В МОЛОДНЯКАХ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА

05.21.01 – Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Архангельск – 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Архангельский государственный технический университет» (ГОУ ВПО «АГТУ»)

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

кандидат технических наук, доцент

Ведущая организация; завод»

(163045, г. Архангельск,

Кузнечихинский промузел, 11,

1-й проезд)

Защита состоится 2 декабря 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д212.008.01 при ГОУ ВПО «Архангельский государственный технический университет» (163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17, ауд. 1228).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АГТУ.

Автореферат разослан «____» октября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из основных задач по механизации современного лесоводства является повышение продуктивности лесов в результате улучшения их породного состава, в том числе увеличение лесных площадей с преобладанием хвойных пород, так как это в перспективе основной источник доходов от лесопользования. В полной мере это относится к лесам Европейского Севера.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Однако нельзя при этом не учитывать и общемировые тенденции, заключающиеся в том, что все «побочные» продукты становления окончательного промышленного древостоя должны быть рационально использованы. В условиях современных рубок ухода (для Северного региона), в молодняках эта цифра может составлять до 15 – 25 м3 плотной древесины с гектара которые необходимо на данном уровне развития технологий разнопланово использовать, например, изготовлять биотопливо, сырье для производства бумаги, строительные материалы и пр. Однако, как правило, эта древесина от рубок ухода в молодняках складируется на производственном участке, с последующим перегниванием, что ухудшает рекреационные свойства леса или сжигается. И все это по причине нелеквидности заготовленной биомассы. Опыт показывает что эта «неликвидность» скрыта в недостаточном количестве современных технических средств для трелевки древесины на территории участков ухода за молодняками на верхний склад для последующей переработки.

В связи с этим комментарием, решение задач по научному обоснованию лесохозяйственных машин для эффективной трелевки древесины на участках рубок ухода в молодняках является актуальным.

Цель работы. Целью работы является повышение эксплуатационной эффективности лесотранспортных процессов на участках рубок ухода в молодняках на основе разработки и применения математических моделей данных процессов для снижения технологического удельного расхода топлива в стадии грузового хода трелевочного агрегата.

Объект исследования. Объектом исследования является лесотранспортная система «минитрактор 2К2 – прицеп» в условиях осуществления трелевки древесины на участке ухода за молодняками.

Предметом исследования является тяговый режим транспортного процесса древесины на участке рубки ухода в молодняках.

Методы исследования. При разработке программы и методики производственной апробации и исследовательских натурных испытаний использовались положения отраслевых стандартов, а также методы планирования эксперимента. При поиске экстремальных решений – методы математического анализа.

При математическом моделировании показателей эффективности транспортного процесса использовались методы общей динамики лесотранспортных машин, теории функциональных преобразований.

При нахождении конструктивных оптимальных и проектных решений по перспективному варианту лесотранспортной системы для участков рубок ухода в молодняках – методы дискретной оптимизации.

Использовались лицензированные программные продукты MathCAD 2001 Professional, Maxima, для составления интерактивной оптимизационной программы алгоритмический язык программирования GWBASIC.

Обоснованность и достоверность результатов подтверждается аргументированностью принятых допущений и использованием современных методов при теоретических исследованиях, сходимостью результатов экспериментальных исследований с теоретическими расчетами.

Научная новизна работы. Разработана, теоретически и экспериментально исследована математическая модель для прогнозирования топливной экономичности лесотранспортной системы «минитрактор 2К2 – прицеп» для участков ухода за молодняками с учетом динамических свойств двигателя, эластичности шин агрегата, инерционных характеристик колес тягового модуля, деформируемости поверхности движения, позволяющая минимизировать технологический удельный расход топлива транспортного процесса на участке рубки ухода.

Практическая значимость работы. Результаты исследований позволяют на стадии проектирования и модернизации лесотранспортной системы «минитрактор – прицеп» для участков рубок ухода в молодняках обосновать технические решения, обеспечивающие минимизацию технологического удельного расхода топлива, уменьшение энергозатрат на весь производственный процесс рубки ухода в молодняках.

На защиту выносятся:

- математическая модель прогнозирования топливной экономичности лесотранспортной системы «минитрактор 2К2 – прицеп» в трелевочном процессе при рубках ухода в молодняках с учетом эластичности шин, инерционных параметров колес и деформируемости лесной поверхности движения и результаты ее использования;

- результаты производственной апробации экспериментальной лесотранспортной системы «минитрактор 2К2 – прицеп» в условиях участка

хвойных интродуцентов ПХИ 83 в делянке плантации сосны скрученной широколиственной;

- результаты исследовательских натурных испытаний транспортного процесса лесотранспортной системы для ухода за молодняками.

Основные научные и практические результаты, полученные лично автором:

- предложена классификация существующих трелевочных систем для рубок ухода в молодняках по принципиальным и конструктивным признакам;

- разработана программа, методика и в соответствии с ними осуществлена производственная апробация объекта исследования;

- обоснованы упрощения, на основе которых разработана математическая модель прогнозирования топливной экономичности лесотранспортной системы «минитрактор 2К2 – прицеп» в трелевочном процессе при рубках ухода в молодняках с учетом эластичности шин, инерционных параметров колес и деформируемости лесной поверхности движения;

- на основе экспериментального и теоретического подходов оптимизированы параметры технических решений объекта исследования, обеспечивающие минимизацию технологического удельного расхода топлива трелевочного процесса на участке ухода за молодняками.

Реализация результатов. Предложен вариант компоновки, и разработана конструкторская документация на технический проект перспективного прицепа для лесотранспортной системы «минитрактор 2К2 – прицеп» с оптимальными параметрами для энергетической установки мощностью 3,7 кВт., которые переданы в завод» (г. Архангельск).

Основные научные результаты реализованы в учебном процессе АГТУ.

Работа поддержана грантом Администрации Архангельской области при выполнении проекта 3-05 на тему «Разработка оптимальной технологии лесотранспорта на участках рубок ухода в естественных молодняках Архангельской области» в рамках приоритетных направлений развития науки в Архангельской области в 2007 году.

Апробация работы. Основные положения диссертации представлены на:

- международной научно-технической конференции в Вологодском государственном техническом университете (г. Вологда, 2009 г.);

- научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава АГТУ (2007 г., 2008 г., 2009 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 работы, в т. ч. три в изданиях по перечню ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 71 наименования, 2 приложений. Основное содержание работы изложено на 121 странице, включает 40 рисунков, 13 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи работы, раскрыта научная новизна, ее значимость для науки и практики. Представлены основные научные положения, выносимые на защиту, сведения о структуре и объеме диссертации.

Первый раздел, посвящен краткому анализу особенностей формирования молодняков в условиях Европейского Севера. Рассмотрены основные принципы, цели и результаты ухода за молодняками. Дан анализ выхода продукции из сырья от ухода за молодняками, иллюстрируются различные современные тенденции использования этого сырья. Указывается на значительный вклад в дело ухода за молодняками таких лесоводов как , ,, , , ,

Проведенный сравнительный анализ существующих схем транспортного обеспечения на участках рубок в молодняках выявил их большое разнообразие, которое, однако, должно полностью соответствовать современным лесоводственным требованиям.

Неотъемлемой частью производственного процесса ухода за молодняками является средства механизации рубки, так как от этого зависит и последующая трелевка древесного сырья на участке. В разделе кратко прокомментированы основные механизированные компоненты технологических комплексов для ухода за молодняками.

На основе результатов аналитического обзора существующих и перспективных видов оборудования для трелевки биомассы от ухода за лесом разработана классификация трелевочных машин для участков рубок ухода в молодняках (рисунок 1).

Рассмотрение проблем создания и исследования трелевочных машин, рассмотренных выше с учетом тех или иных специфических факторов их применения в условиях существующих видов рубок ухода, нашло отражение в трудах многих исследователей. Это , , , , , ,

Рисунок 1– Классификация трелевочных агрегатов для участков рубок ухода в молодняках

В результате анализа состояния вопроса и в соответствии с целью работы сформулированы следующие задачи исследования.

Задачи исследования:

1. На основе производственной апробации технологического комплекса машин для ухода за молодняками, включающего в качестве транспортного компонента систему «минитрактор 2К2 – прицеп» определить возможность использования данного трелевочного агрегата в реальных условиях рубок ухода.

2. Разработать теоретические и экспериментальные математические модели определения технологического удельного расхода топлива в стадии грузового хода транспортного процесса выбранного трелевочного компонента технологического комплекса машин для участков ухода за молодняками, с учетом эластичности шин, пластической податливости лесной почвы и инерционных показателей колесного движителя трелевочного агрегата.

3. Разработать программу, методику и осуществить исследовательские полевые испытания по оценке технологического удельного расхода топлива в стадии грузового хода транспортного процесса выбранной лесотранспортной системы.

4. Провести оценку результатов экспериментальных исследований и теоретического математического моделирования.

5. Произвести обоснование проектных параметров и выбор элементов шасси колесного трелевочного агрегата для участков рубок ухода в молодняках с целью минимизации оценки технологического удельного расхода топлива в стадии грузового хода транспортного процесса.

6.Разработать основные рекомендации по повышению эксплуатационной эффективности лесотранспорта на участках ухода за молодняками путем повышения топливной экономичности трелевочного агрегата.

Во втором разделе приводятся технические характеристики компонентов системы, методы и средства измерений, методики проведения производственной апробации.

В качестве производственного объекта была выбрана плантация хвойных интродуцентов ПХИ 83 на базе дендрологического сада ФГУ Северный научно-исследовательский институт лесного хозяйства (СевНИИЛХ). На рисунке 2 представлена схема опытного производственного участка с транспортной сетью.

1 – делянка, 2 – мелиоративные канавы, 3 – мостик, 4 – верхний склад, 5 – технологический коридор с разворотным кольцом, 6 – смешанный молодняк

Рисунок 2 – Схема участка рубки ухода в плантации сосны скрученной широколиственной

Опытный производственный процесс рубки ухода в указанных условиях осуществлялся по следующей технологической схеме: подготовка мостика-переезда через мелиоративную канаву на плантацию; подготовка площадки верхнего склада; прокладка бензопилой и мотокусторезом технологического коридора шириной 2…3 м с разворотным кольцом; срезание в плантации намеченных для ухода деревьев и кустарников мотокусторезом; обрезка крупных сучьев с поваленных деревьев и при необходимости раскряжевка их стволов бензопилой по габариту кузова грузового прицепа; окучивание срезанной древесины по пути движения лесотранспортного агрегата; погрузка вручную биомассы на прицеп лесотранспортного агрегата при заданном маршруте движения машины; транспортировка древесины на верхний склад участка; разгрузка вручную транспортного средства и окучивание древесного сырья.

В качестве показателей качества функционирования технологического комплекса в различных изучаемых процессах выбраны: энергетический – технологический удельный (на единицу выполненной технологической работы) расход топлива, производительность процессов, удельные трудозатраты отдельных составляющих производственного процесса, реальный объем заготовленной биомассы в данных условиях. Реализованные производственные испытания экспериментальной лесотранспортной системы «минитрактор 2К2 – прицеп» подтвердили работоспособность выбранного агрегата в качестве объекта исследования и возможность его применения при уходе за молодняками.

Некоторые производственно-технологические оценки в транспортном процессе, без учета времени погрузки и разгрузки, составили – среднее расстояние трелевки 80 м, производительность 1,26 м3/час, удельные трудозатраты 1,59 ч час/м3, удельный на единицу технологической работы расход топлива 0,67 кг/(м3км).

В третьем разделе проведены исследования, направленные на теоретическое прогнозирование таких показателей топливной экономичности как часовой расход и технологический удельный расход на единицу транспортной работы.

Следует отметить: особенностью разработанной математической модели является то, что известное уравнение для определения часового расхода топлива лесотранспортной машины, в нашем случае на базе минитрактора 2К2, представлено в виде:

(1)

где - часовой расход топлива, соответствующий средним значениям частоты вращения коленчатого вала двигателя при движении на горизонтальном участке пути и отсутствии сил инерции и математическое ожидание спектральной плотности часового расхода топлива

(2)

где - квадрат модуля передаточной функции часового расхода топлива лесной машины, в предложенной нами постановке учитывает эластичность шины, податливость лесной почвы и инерционность колесного движителя тягового модуля.

В основу такого подхода положены обоснованные в диссертации рабочие предположения: рассматривается равномерное движение колеса по горизонтальной поверхности, процессами буксования и скольжения пренебрегаем, коэффициент сопротивления качению не зависит от скорости транспортной системы, давление в пневматической шине соответствует номинальному для данной нагрузки на колесо, состояние рисунка протектора соответствует техническим условиям на изделие.

Все последующие математические выкладки в работе иллюстрируются рисунком 3.

А)

 

Б)

А – профиль шины с конструктивными параметрами; Б – схема качения эластичного колеса минитрактора по волоку

Рисунок 3- Расчетные схемы пневматического колесного движителя

В конечном итоге осуществлена постановка оптимизационной задачи (рисунок 4) , основанная на аналитическом подходе к систематизации различных математически формализованных составляющих модели (1) и (2). При увеличении свободного радиуса шины, при прочих равных условиях, с одной стороны уменьшается доля часового расхода топлива DВЧАС(fK), обусловленная сопротивлением качению колес минитрактора (уменьшается fK). Но с другой стороны, составляющие часового расхода топлива DВЧАС(hТР) от уменьшения КПД трансмиссии и DВЧАС(βВМ) от увеличения коэффициента учета вращающихся масс будут возрастать из – за необходимости роста передаточного числа трансмиссии для обеспечения требуемой рабочей скорости агрегата. Значит справедливо прогнозировать, что суммарная добавка всех названных составляющих часового расхода топлива SDВЧАС будет иметь минимум для некоторой конкретной пневматической шины одноосного минитрактора. При этом варьируемым параметром задачи будут диметры DШ стандартных тракторных шин в свободном накаченном состоянии, подходящих по совокупности требований предъявляемых к ним в рамках конструкции тягового модуля (грузоподъемность, компоновка).

 

Рисунок 4 - Качественное соотношение составляющих часового расхода топлива минитрактора в зависимости от диаметра пневматического колеса в свободном состоянии

В четвертом разделе приведены данные экспериментальных исследований, направленных на определение оптимальных факторов, обеспечивающих минимум функции оклика – технологического удельного расхода топлива на единицу транспортной работы. Приводятся характеристики объекта исследования, методы и средства измерений, методики проведения экспериментов и обработки их результатов.

Изучение транспортировки древесины машиной и анализ теоретической модели указывают на то, что существенными факторами, которые влияет на весь транспортный процесс, при прочих равных условиях, являются рейсовая нагрузка на прицепе (Z2) и сцепная масса минитрактора (Z1). По этой причине данные факторы были назначены как варьируемые. Их изменение обеспечивалось в соответствии с матрицей планирования эксперимента путем установки соответствующих балластных грузов на сам минитрактор 2К2 и в кузов его грузового прицепа.

В качестве оптимального плана эксперимента принят униформ – ротатабельный композиционный план второго порядка (с ядром 22) – план Бокса – Хантера. Оцениваемым показателем качества функционирования экспериментальной транспортной системы, с учетом всех обстоятельств и специфики объекта исследований, был принят показатель косвенных измерений, а именно технологический удельный расход топлива, отнесенный к технологической работе YP (кг/(м3км))

, (3)

где YiР – искомый расчетный показатель косвенного измерения, (кг/(м3км)) в i- том измерении в соответствии с матрицей реализации плана; Z2 – варьируемая рейсовая нагрузка прицепа в i- том измерении в соответствии с матрицей реализации плана (кг); L – протяженность опытной трассы заездов в каждом опыте плана, м;- справочное значение плотности топливной смеси двигателя мотоблока, г/мл; - справочное усредненное значение плотности влажной древесины для пересчета массы полезной балластной нагрузки на прицеп в плотные кубические метры древесины, кг/м3;YiЭ - абсолютного расхода топлива в конкретном заезде (мл).

Определение общей погрешности эксперимента при косвенных измерениях производилась по известным методикам. На рисунке 5 представлен объект исследования с балластом перед выездом на опытную трассу технологического коридора.

Рисунок 5 – Выдвижение балластированного трелевочного агрегата с экипировочной площадки на выбранную опытную трассу, имитирующую технологический волок

Используя известные методические рекомендации на основании данных косвенных измерений (3) получено искомое регрессионное соответствие в натуральном масштабе

(4)

Проверка адекватности регрессионной модели данным косвенных измерений по критерию Фишера дала положительный результат.

На основании анализа модели (4) поставлена оптимизационная задача

MinYР , (5)

где YР – исследуемый показатель качества данного технологического процесса ; {U} – множество неизменных конструктивных и технологических параметров; Zj – варьируемый фактор ( j – номер фактора); Z – область экспериментирования.

Решение осуществлялось в пакете программ Maxima на основе классических методов математического анализа. Исследуемая система уравнений в частных производных от функции отклика (4) имеет вид.

 

(6)

Решением системы являются: min YP = 0,64 (кг /(м3км)) при Z1 = 162 кг (масса балластированного минитрактора 2К2) и полезная нагрузка на прицепе Z2 = 402 кг (≈ 0,5 пл. куб. м свежесрубленной древесины). На рисунках 6 и 7 представлена графическая интерпретация найденного оптимального решения задачи (5). Анализ решения – расчеты и построение графиков производились с использованием программы MathCAD 2001 Professional.

Сравнительный анализ математического моделирования по результатам раздела 3 и экспериментальным данным раздела 4 произведен по относительным (удельным) показателям оптимальных вариантов объекта исследования с разными исходными параметрами, но одного назначения. А именно: технологический удельный расход топлива (кг/(м3км)); коэффициент грузоподъемности прицепа по полезной нагрузке – отношение массы полной нагрузки к конструктивной массе прицепа; отношение массы балластированного минитрактора (мотоблока) к эксплуатационной массе порожнего прицепа; отношение конструктивной массы агрегата (минитрактор – прицеп) к массе груза на прицепе. Результаты сравнительных расчетов представлены в таблице.

Рисунок 6 – Поверхность функции отклика YP

Рисунок 7 – Сечения поверхности отклика по варьируемым факторам Z1 и Z2

Таблица – Сравнение экспериментальных и теоретических данных

Параметры и характеристики

Эксперимент

Теория

% расхождения

Удельный технологический расход топлива

кг/(м3км)

0,64

0,60

6,3

Коэффициент грузоподъемности прицепа по полезной нагрузке

4,0

3,70

7,5

Отношение массы балластированного мотоблока к эксплуатационной массе прицепа

0,93

1,08

13,9

Отношение конструктивной массы агрегата к массе груза на прицепе

0,64

0,54

15,6

В пятом разделе на основе математической модели из раздела 3 решаются задачи обоснования параметров и выбора компонентов шасси объекта исследования, при которых минимизируется часовой расход топлива в грузовой стадии транспортного процесса на участке ухода за молодняками.

На основе представленных в разделе 3 математической модели и теоретических предпосылок для обоснования параметров и выбора компонентов шасси лесотранспортной системы (минитрактор 2К2 – прицеп) для рубок ухода в молодняках разработан оптимизационный алгоритм, имеющий следующую структуру:

, (7)

,

, (8)

где Во – часовой расход топлива в статических условиях движения агрегата; МВ(ω) – математическое ожидание спектральной плотности часового расхода топлива; |W(jω)| – модуль передаточной функции часового расхода топлива; АДВ(ω) – амплитудно-частотная характеристика частоты вращения коленчатого вала двигателя; {Yi} – список статических конструктивных и технологических параметров задачи (i – номер параметра); {SТ} – список вероятностных характеристик поверхности технологического коридора; j = (– 1)0.5; NТР и NДВС – мощность трелевочного процесса и номинальная мощность двигателя, соответственно; РТЯГ и РСЦ – сила тяги мини-трактора и ограничение силы тяги по сцеплению, соответственно.

Требуется определить такой типоразмер пневматических шин из заданного (по справочнику) материала для колес минитрактора 2К2, а так же соответствующие найденному типоразмеру параметры трансмиссии одноосного минитрактора и модель колесных шин прицепа, при которых обеспечивается минимум часового расхода топлива исследуемой лесотранспортной системой в грузовом режиме транспортного процесса с учетом известных ограничений на внутренние и внешние параметры математической модели. Анализ элементов полученной математической модели указывает на существование задачи дискретной оптимизации. Методом ее решения в данном случае был синтез значений целевой функции способом сканирования для конкретных моделей шин тягача и прицепа при соответствии их параметров конструктивным ограничениям лесотранспортного агрегата (компоновка ходовой системы, грузоподъемность и т. п.).

В качестве входных объектов исследуемой модели были приняты специальные сельскохозяйственные шины отечественного производства, для которых при расчетах учтены соответствующие нормы нагрузок и давлений воздуха в камерах. Проанализировав справочные данные, с учетом ограничения шин по грузоподъемности и компоновочным границам в конструкции трелевочного агрегата для минитрактора были выбраны, как переменные объекты дискретной оптимизации, шины с рисунком протектора повышенной проходимости следующих размеров (в скобках свободный диаметр накаченной шины до номинального давления, мм): 4-10 (475±5); 6L-12 (570±5); 5,5-16 (704±8); 8,3-20 (950±9); 9-20 (964±8).

Для грузового прицепа рассматриваемого лесотранспортного агрегата были назначены к расчетам с учетом требований грузоподъемности и компоновки его ходовой системы, следующие два виртуальных варианта (в скобках свободный диаметр накаченной шины до номинального давления, мм):

- одноосный прицеп, оснащенный двумя шинами с дорожным рисунком протектора размера 8,25-15 (832±8) несущих колес;

- двухосный прицеп, оснащенный четырьмя шинами с дорожным рисунком протектора размера 5-10 (507±5) несущих колес.

Разработанный вычислительный алгоритм и реализованная в соответствии с ним компьютерная программа позволили получить результаты, представленные на рисунке 8.

1 – для прицепа с четырьмя несущими шинами модели В – 19А (5 – 10),

2 – для прицепа с двумя несущими шинами модели И – 83 (8.25 – 15)

Рисунок 8 - Результаты оптимизации

Для обеспечения требуемой скорости предлагаемой лесотранспортной машины – объекта исследования с рекомендуемыми шинами в грузовом режиме VГР ≈ 3,5 км/ч, трансмиссия тягового модуля должна иметь на соответствующей ступени передаточное число 193,3.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. К выбору схемы и средств транспортного процесса освоения участка рубок ухода в молодняках следует подходить дифференцированно, исходя их особенностей их формирования на конкретных вырубках.

2. В случаях естественных смешанных молодняков первой и второй групп на еловых вырубка, смешанных молодняков на вырубках сосновых лесов и хвойных культур целесообразно использовать при рубках ухода с заготовкой древесины линейную прорубку технологических коридоров и просек с включением в механизированный технологический комплекс комплекта бензомоторного инструмента и транспортного агрегата по схеме «минитрактор – прицеп».

3. В качестве показателя эксплуатационной эффективности транспортного процесса на участках рубок ухода в молодняках, при прочих равных условиях, следует установить технологический удельный расход топлива на транспортный процесс в режиме грузового хода трелевочного агрегата отнесенный к его технологической работе (кг/(м3∙км)).

4. Реализованные производственные испытания экспериментальной лесотранспортной системы «минитрактор 2К2 – прицеп» подтвердили работоспособность выбранного агрегата и возможность его применения при уходе за молодняками.

5. Использование предлагаемого транспортного процесса требует подготовки участка с использованием двух типов бензомоторного инструмента – кустореза и легкой бензопилы; с целью более полного использования объема кузова грузового прицепа мелкие деревья целесообразно очищать от сучьев, а их стволы раскряжевывать.

6. Предложена математическая модель оценки топливной экономичности лесотранспортного агрегата «минитрактор 2К2 – прицеп» при движении его в неустановившемся режиме с учетом эластичности шин машины, деформируемости поверхности лесной почвы и инерционных характеристик колес тягового модуля, которая является предпосылкой для постановки и решения задачи оптимизации проектных параметров шасси путем минимизации удельного расхода топлива (например, часового или технологического удельного в режиме грузового хода).

7. Такой показатель как технологический удельный расход топлива, отнесенный к единице технологической работы, может выступать показателем косвенных измерений, при этом, как показали опыты, погрешность эксперимента не превысила 1,03%.

8. Полученная регрессионная математическая модель технологического удельного расхода топлива от сцепного веса тягового модуля и полезной нагрузки на прицеп позволила определить минимум данного показателя, который составил 0,64 (кг /(м3км)) для экспериментального агрегата.

9. Доказано, что для лесотранспортных агрегатов типа «минитрактор 2К2 – прицеп» предназначенных для участков ухода за молодняками существуют конкретные соотношения между проектными параметрами компонентов машины и грузоподъемностью, при которых обеспечивается минимум технологического удельного расхода топлива, при этом расхождение по данному показателю для рассмотренных вариантов не превысило 6,3%.

10. Для малогабаритного форвардера в составе мотоблока (2К2) с энергетической установкой МП-5 «Урал-Электрон» и одноосного прицепа-прототипа «Красный Октябрь» (г. Санкт-Петербург) в исследованных условиях рубок ухода в молодняках, характерных для Северной подзоны тайги Архангельской области, повышение эксплуатационной эффективности производственного процесса рубки путем минимизации расхода топлива на единицу транспортной работы на участке достигается балластированием массы минитрактора до 150…170 кг и обеспечением полезной нагрузки на прицепной модуль 350…400 кг (0,45…0,5 пл. куб. м).

11. В соответствии с поставленной оптимизационной задачей, лесотранспортную машину типа «минитрактор 2К2 – прицеп» с известными перспективными проектными параметрами (масса минитрактора 260 кг, масса прицепа 260 кг, масса груза 960 кг) рекомендуется оснастить специальными отечественными шинами: на тяговом модуле модели Ф – 122 (5.5 – 16); на одноосном прицепе двумя шинами модели И – 83 (8.25 – 15). При этом прогнозируемый минимальный часовой расход топлива в грузовом режиме составит 1,33 кг/ч.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях по перечню ВАК Минобразования России:

1. Прокопьев параметров шасси мини-форвардера [Текст] / // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2008. - №7. – С. 40 – 42.

2. Прокопьев комплекс для рубок ухода в молодняках на базе энергетических установок мотоинструмента [Текст] / , // Лесное хозяйство. – 2009. - №3. – С. 41 43.

3. Мясищев параметров и выбор компонентов шасси мини-форвардера для рубок ухода в молодняках [Текст] / , // Изв. Высш. Учеб. Заведений: Лесной журнал. – 2009. - №3. – С. 53 – 60.

В статьях и прочих изданиях:

1.Мясищев комплекс для рубок ухода в молодняках [Текст] / , //Актуальные проблемы развития лесного комплекса: Материалы международн. научн. конф 2008 г. – Вологда: Изд-во ВоГТУ, 2009. – С. 34 – 36.