Actual directions of scientific researches of the XXI century: theory and practice Actual directions of scientific researches of the XXI century: theory and practice Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика 2308-8877 39363 10.34220/2308-8877-2020-8-1-129-134 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА И ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ MODERN FORESTRY TECHNOLOGIES AND FOREST EXPLOITATION СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА И ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ INCREASING THE TECHNICAL LEVEL OF HYDRAULIC MANIPULATORS OF AUTOCOLLIMATIONAL ПОВЫШЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ ГИДРОПРИВОДА МАНИПУЛЯТОРОВ АВТОСОРТИМЕНТОВОЗОВ Попиков Петр Иванович Popikov Petr Ivanovich popikovpetr@yandex.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Четверикова Ирина Владимировна Chetverikova Irina Vladimirovna chivles@rambler.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Черных Александр Сергеевич Chernykh Aleksandr Sergeevich ssk-24@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov 8 1 129 134 https://anni.editorum.ru/en/nauka/article/39363/view

Выявлены основные требования к гидравлическому оборудованию лесотранспортных машин манипуляторного типа. Установлено, что главным недостатком применяемых гидроприводов манипуляторов является их повышенная мощность и большие энергозатраты. Рассмотрены основные способы повышения технического уровня гидроманипуляторов лесотранспортных машин. Обоснована конструктивная оптимизация и усовершенствование гидравлического привода механизма подъема стрелы и поворота колонны манипулятора. Предложены их новые конструкция с применением гидромеханических демпферов и энергосберегающих устройств. В качестве энергосберегающих устройств предложено использовать гидроаккумулятор. Вынесены основные достоинства конструкции, заключающиеся в повышении надежности и расширении технологических возможностей гидрооборудования манипуляторов лесотранспортных машин. Обоснованы принципы воздействия на гидросистему, снижающие давление в поршневой группе и уменьшающие энергозатраты. Предлагаемый энергосберегающий гидропривод позволяет снизить максимальное давление в процессе торможения до 3 МПа. Энергия рекуперации при повороте колонны составляет 25 % от затрачиваемой энергии. Диаметр запираемых полостей демпфера должен составлять 48 мм при внутреннем диаметре демпфера 65 мм. Минимальными изменениями в конструкции достигается повышение технического уровня гидропривода манипуляторов лесотранспортных машин и его конкурентоспособность среди существующих аналогов.

The main requirements for hydraulic equipment of forest transport machines of manipulator type are revealed. It is established that the main drawback of the used hydraulic drives of manipulators is their increased power and high energy consumption. The main ways of increasing the technical level of hydraulic manipulators of forest transport vehicles are considered. The constructive optimization and improvement of the hydraulic drive mechanism for lifting the boom and turning the column of the manipulator is justified. New designs with the use of hydro-mechanical dampers and energy-saving devices are proposed. As energy-saving devices, it is proposed to use a hydraulic accumulator. The main advantages of the design, which are to increase the reliability and expand the technological capabilities of hydraulic manipulators forest transport machines. The principles of influence on the hydraulic system that reduce the pressure in the piston group and reduce energy consumption are substantiated. The proposed energy-saving hydraulic drive reduces the maximum pressure during braking to 3 MPa. The recovery energy when the column is rotated is 25 % of the energy consumed. The diameter of the dampener's lockable cavities should be 48 mm with the internal diameter of the dampener 65 mm. Minimal changes in the design are achieved to increase the technical level of the hydraulic drive of manipulators of forest transport machines and its competitiveness among existing analogues.

 гидроманипулятор демпфер гидропривод стрела поворотная колонна hydraulic manipulator damper hydraulic actuator boom rotary column

ВВЕДЕНИЕВ лесном производстве машины манипуляторного типа пользуются наибольшим спросом. К данным машинам предъявляются достаточно жесткие требования: по вылету гидроманипулятора, грузовому моменту, конечному углу поворота и моменту поворота колонны, максимальной высоте подъема груза, производительности [3, 5]. В зависимости от осваиваемой территории вводятся ограничения для машин манипуляторного типа по удельному давлению на грунт в целях сохранения подроста [4, 9].

Бартенев, И.М. Гидроманипуляторы и лесное технологическое оборудование: монография / И. М. Бартенев и др. / Г46, - М.: ФЛИНТА: Наука, 2011. - 408 с. Bartenev, I.M. Gidromanipulyatory i lesnoe tehnologicheskoe oborudovanie: monografiya / I. M. Bartenev i dr. / G46, - M.: FLINTA: Nauka, 2011. - 408 s. Долженко, С.В. Разработка методики экспериментальных исследований гидропривода механизма поворота лесного манипулятора сортиментовоза/ С. В. Долженко// Лесотехнический журнал. 2013. № 1. С. 127-137. Dolzhenko, S.V. Razrabotka metodiki eksperimental'nyh issledovaniy gidroprivoda mehanizma povorota lesnogo manipulyatora sortimentovoza/ S. V. Dolzhenko// Lesotehnicheskiy zhurnal. 2013. № 1. S. 127-137. Morales D O, Westerberg S, La Hera P X, Mettin U, Freidovich L and Shiriaev A S 2014 Increasing the level of automation in the forestry logging process with crane trajectory planning and control (Journal of Field Robotics 31 (3)) P 343-363 DOI: 10.1002/rob.21496. Morales D O, Westerberg S, La Hera P X, Mettin U, Freidovich L and Shiriaev A S 2014 Increasing the level of automation in the forestry logging process with crane trajectory planning and control (Journal of Field Robotics 31 (3)) P 343-363 DOI: 10.1002/rob.21496. Mäkinen P, Dmitrochenko O, Mattila J 2018 Floating frame of reference formulation for a flexible manipulator with hydraulic actuation (Modelling and experimental validation) 2018 Symposium on Fluid Power and Motion Control, FPMC DOI: 10.1115/FPMC2018-8846. Mäkinen P, Dmitrochenko O, Mattila J 2018 Floating frame of reference formulation for a flexible manipulator with hydraulic actuation (Modelling and experimental validation) 2018 Symposium on Fluid Power and Motion Control, FPMC DOI: 10.1115/FPMC2018-8846. Сушков, С. И. Результаты исследования параметров грузоподъёмного механизма гидравлического экскаватора / С. И. Сушков, В. Н. Макеев, Д. Д. Плешков // Строительные и дорожные машины. - 2014. - № 2. - С. 47-52. Sushkov, S. I. Rezul'taty issledovaniya parametrov gruzopod'emnogo mehanizma gidravlicheskogo ekskavatora / S. I. Sushkov, V. N. Makeev, D. D. Pleshkov // Stroitel'nye i dorozhnye mashiny. - 2014. - № 2. - S. 47-52. Palpacelli M C, Palmieri G, Callegri M 2012 Redundantly Actuated 2-Degrees-Of-Freedom Mini Pointing De¬vice (Journal of Mechanisms andRobotics.Vol 4.no.3) Palpacelli M C, Palmieri G, Callegri M 2012 Redundantly Actuated 2-Degrees-Of-Freedom Mini Pointing De¬vice (Journal of Mechanisms andRobotics.Vol 4.no.3) Posmetyev V I, Bartenev I M, Malyukova M A, Malyukov S V 2019 Energy saving of hydraulicdrives of machines due to increase of effectiveness of hydraulic cylinders cuffs according to the results of simulation modeling (IOP Conference Series Materials Science and Engineering) P 483 DOI: 10.1088/1757-899X/483/1/012107. Posmetyev V I, Bartenev I M, Malyukova M A, Malyukov S V 2019 Energy saving of hydraulicdrives of machines due to increase of effectiveness of hydraulic cylinders cuffs according to the results of simulation modeling (IOP Conference Series Materials Science and Engineering) P 483 DOI: 10.1088/1757-899X/483/1/012107. Четверикова, И.В. Повышение эффективности применения автолесовозов с гидроманипуляторами при комбинированном способе доставки древесины в условиях Северо-Запада РФ/ И. В. Четверикова, П. И. Попиков // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2016. Т. 4. № 5-4 (25-4). С. 173-178 Chetverikova, I.V. Povyshenie effektivnosti primeneniya avtolesovozov s gidromanipulyatorami pri kombinirovannom sposobe dostavki drevesiny v usloviyah Severo-Zapada RF/ I. V. Chetverikova, P. I. Popikov // Aktual'nye napravleniya nauchnyh issledovaniy XXI veka: teoriya i praktika. 2016. T. 4. № 5-4 (25-4). S. 173-178 Хуако, З.А. Теоретическое обоснование эффективнЁости совмещения движений трех звеньев/ З.А. Хуако // Вестник АГУ. - Майкоп, 2011. - № 3. - С. 24-29. Huako, Z.A. Teoreticheskoe obosnovanie effektivnEosti sovmescheniya dvizheniy treh zven'ev/ Z.A. Huako // Vestnik AGU. - Maykop, 2011. - № 3. - S. 24-29.