Forestry Engineering Journal Forestry Engineering Journal Лесотехнический журнал 2222-7962 41961 10.34220/issn.2222-7962/2020.4/15 Лесоинженерное дело Forestry Engineering Лесоинженерное дело SIMULATION MODEL FOR ESTIMATION OF FOREST TRUCK PERFORMANCE EQUIPPED WITH RECUPERATIVE SPRING-HYDRAULIC FIFTH-WHEEL COUPLING ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛЕСОВОЗНОГО АВТОПОЕЗДА, ОСНАЩЕННОГО РЕКУПЕРАТИВНЫМ ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИМ ТЯГОВО-СЦЕПНЫМ УСТРОЙСТВОМ Посметьев Валерий Иванович Posmetev Valeriy Ivanovich posmetyev@mail.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Никонов Вадим Олегович Nikonov Vadim Olegovich 8888nike8888@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Посметьев Виктор Валерьевич Posmetev Viktor Valer'evich kafedramehaniza@mail.ru

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 Сизьмин Игорь Валерьевич Siz'min Igor Valer'evich igorsizmin96@gmail.com Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Россия Voronezh State University of Forestry and Technologies Russian Federation Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Россия Voronezh State University of Forestry and Technologies Russian Federation 10 4 181 196 http://lestehjournal.ru/sites/default/files/journal_pdf/181-196.pdf

Представлены современное состояние и преимущества лесовозного автомобильного транспорта в сравнении с другими видами транспорта, используемого для вывозки лесоматериалов. Приведены факторы, оказывающие влияние на рациональный выбор подвижного состава лесовозных автомобилей. Обоснована эффективность использования для вывозки лесоматериалов лесовозных автомобилей с прицепами. Рассмотрены сложные условия вывозки лесоматериалов по лесовозным дорогам, оказывающие влияние на работоспособность тягово-сцепных устройств лесовозных автомобилей с прицепами и на показатели эффективности лесовозных автопоездов в целом. Представлен краткий анализ работ зарубежных ученых в области повышения эффективности транспортных средств с прицепами, оборудованных различными тягово-сцепными устройствами. Для устранения выявленных недостатков рассмотренных конструкций тягово-сцепных устройств, предложена перспективная схема рекуперативного пневмогидравлического тягово-сцепного устройства. Для оценки работоспособности и эффективности предлагаемого устройства, а также определения его оптимальных конструктивных параметров разработаны математическая модель и на ее основе компьютерная программа. На основе выполненных компьютерных экспериментов выявлено, что рекуперативное пневмогидравлическое тягово-сцепное устройство при движении лесовозного автомобиля с прицепом по модельной лесовозной дороге позволяет рекуперировать мощность 4,7 кВт при предельном ускорении прицепа относительно лесовозного автомобиля 0,94 м/с2. Выявлено, что оптимальный диаметр плунжерной полости устройства, при котором система рекуперации обеспечивает сбалансированное эффективное демпфирование, составляет 49 мм. Установлено, что максимальная рекуперируемая мощность достигается при скорости движения лесовозного автомобиля с прицепом 32 км/ч

The current state and advantages of timber road transport in comparison with other types of transport used for hauling timber are presented. The factors influencing the rational choice of the rolling stock of timber trucks are given. The efficiency of using timber trucks with trailers for transportation of timber has been substantiated. Difficult conditions for the transportation of timber along timber roads, which affect the operability of the towing devices of timber trucks with trailers and the efficiency indicators of timber trucks in general, have been considered. A brief analysis of the work of foreign scientists in the field of increasing vehicle efficiency equipped with various towing devices is presented. A perspective scheme of a recuperative pneumo-hydraulic towing hitch has been proposed to eliminate the identified shortcomings of the considered designs of towing hitch devices. A mathematical model and a computer program based on it have been developed to assess the operability and efficiency of the proposed device, as well as to determine its optimal design parameters. On the basis of the performed computer experiments, it was revealed that the recuperative pneumo-hydraulic towing device allows recuperating the power of 4.7 kW at the maximum acceleration of the trailer relative to the timber truck 0.94 m/s2 when moving a timber truck with a trailer on a model timber road. It was found that the optimal diameter of the plunger cavity of the device, at which the recuperation system provides balanced effective damping, is 49 mm. It has been established that the maximum recuperative power is achieved at a speed of movement of a timber truck with a trailer equal to 32 km/h

 лесовозный автомобиль лесоматериалы прицеп рекуперативное пневмо-гидравлическое тягово-сцепное устройство эффективность энергия рабочей жидкости пневмогидравлический аккумулятор timber truck timber trailer recuperative pneumo-hydraulic towing hitch efficiency working fluid energy pneumohydraulic accumulator

Посметьев, В. И. Результаты компьютерного моделирования рекуперативного тягово-сцепного устройства лесовозного автомобиля с прицепом / В. И. Посметьев, В. О. Никонов, В. В. Посметьев // Лесной журнал. - 2019, № 4. - С. 108-123. - Библиогр.: с. 108-123 (20 назв.). - DOI 10.17238/issn0536-1036.2019.4.108. Posmet'ev, V. I. Rezul'taty komp'yuternogo modelirovaniya rekuperativnogo tyagovo-scepnogo ustroystva lesovoznogo avtomobilya s pricepom / V. I. Posmet'ev, V. O. Nikonov, V. V. Posmet'ev // Lesnoy zhurnal. - 2019, № 4. - S. 108-123. - Bibliogr.: s. 108-123 (20 nazv.). - DOI 10.17238/issn0536-1036.2019.4.108. Никонов, В. О. Рекуперация гидравлической энергии в тягово-сцепном устройстве лесовозного автомобиля с прицепом / В. О. Никонов, В. И. Посметьев, К. А. Яковлев // Лесотехнический журнал. - 2018. - № 4. - С. 230-239. - Библиогр.: с. 230-239 (10 назв.). - DOI 10.12737/article_5c1a323b1d0433.96668845. Nikonov, V. O. Rekuperaciya gidravlicheskoy energii v tyagovo-scepnom ustroystve lesovoznogo avtomobilya s pricepom / V. O. Nikonov, V. I. Posmet'ev, K. A. Yakovlev // Lesotehnicheskiy zhurnal. - 2018. - № 4. - S. 230-239. - Bibliogr.: s. 230-239 (10 nazv.). - DOI 10.12737/article_5c1a323b1d0433.96668845. Никонов, В. О. Анализ конструктивных особенностей тягово-сцепных устройств грузовых автомобилей с прицепами / В. О. Никонов, В. И. Посметьев, Р. В. Журавлев // Воронежский научно-технический вестник. - 2018. - Т. 4, № 4 (26). - С. 13-24. - Библиогр.: с. 13-24 (17 назв.). Nikonov, V. O. Analiz konstruktivnyh osobennostey tyagovo-scepnyh ustroystv gruzovyh avtomobiley s pricepami / V. O. Nikonov, V. I. Posmet'ev, R. V. Zhuravlev // Voronezhskiy nauchno-tehnicheskiy vestnik. - 2018. - T. 4, № 4 (26). - S. 13-24. - Bibliogr.: s. 13-24 (17 nazv.). Посметьев, В. И. Анализ эффективности традиционных и перспективных конструкций сцепных устройств прицепов с транспортными средствами / В. И. Посметьев, В. О. Никонов, И. В. Сизьмин, А. В. Латынин // Воронежский научно-технический вестник. - 2020. - Т. 1, № 1 (31). - С. 58-86. - Библиогр.: с. 58-86 (44 назв.). Posmet'ev, V. I. Analiz effektivnosti tradicionnyh i perspektivnyh konstrukciy scepnyh ustroystv pricepov s transportnymi sredstvami / V. I. Posmet'ev, V. O. Nikonov, I. V. Siz'min, A. V. Latynin // Voronezhskiy nauchno-tehnicheskiy vestnik. - 2020. - T. 1, № 1 (31). - S. 58-86. - Bibliogr.: s. 58-86 (44 nazv.). Matikainen V. Semi-automatic coupling of an agricultural tractor and a trailer / V. Matikainen, J. Backman, A. Visala // Proceedings of the 10th World Congress The International Federation of Automatic Control Cape Town, South Africa, August 24-29, 2014. - pp. 11583-11588. Bibliogr.: pp. 11588 (14 titles). Matikainen V. Semi-automatic coupling of an agricultural tractor and a trailer / V. Matikainen, J. Backman, A. Visala // Proceedings of the 10th World Congress The International Federation of Automatic Control Cape Town, South Africa, August 24-29, 2014. - pp. 11583-11588. Bibliogr.: pp. 11588 (14 titles). Vladut V. Verification of stress by fem analysis / mechanical testing of agricultural mobile aggregates coupling devices / V. Vladut, E. Maican, L. Apostol, N. Ungureanu, I. Dumitru, R. Oprescu // Inmateh - Agricultural Engineering, 2018, - Vol. 54, № 1. - pp. 39-46. Bibliogr.: pp. 45-46 (10 titles). Vladut V. Verification of stress by fem analysis / mechanical testing of agricultural mobile aggregates coupling devices / V. Vladut, E. Maican, L. Apostol, N. Ungureanu, I. Dumitru, R. Oprescu // Inmateh - Agricultural Engineering, 2018, - Vol. 54, № 1. - pp. 39-46. Bibliogr.: pp. 45-46 (10 titles). Gamaunov P. Increasing transverse stability of multi-purpose tractor-transport trains by the use of a traction-coupling device changing kinematic movement parameters / P. Gamaunov, A. Gamaunov, S. Istomin // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 2019, Vol 13, № 8. - pp. 1612-1619. Bibliogr.: pp. 1618-1619 (20 titles). Gamaunov P. Increasing transverse stability of multi-purpose tractor-transport trains by the use of a traction-coupling device changing kinematic movement parameters / P. Gamaunov, A. Gamaunov, S. Istomin // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 2019, Vol 13, № 8. - pp. 1612-1619. Bibliogr.: pp. 1618-1619 (20 titles). Kersys A. Dynamics of loadings acting on coupling device of accelerating auto-train / A. Kersys, N. Kersiene // Vibroengineering. Journal of Vibroengineering, 2010, Vol. 12(3). - pp. 305-313. Bibliogr.: pp. 313 (7 titles). Kersys A. Dynamics of loadings acting on coupling device of accelerating auto-train / A. Kersys, N. Kersiene // Vibroengineering. Journal of Vibroengineering, 2010, Vol. 12(3). - pp. 305-313. Bibliogr.: pp. 313 (7 titles). Stroganov Yu. N. Improving design safety of tractor-trailers by upgrading towing couples / Yu. N. Stroganov, O. Yu. Stroganova, O. G. Ognev // IOP Conf. Series : Materials Science and Engineering 632 (2019) 012028. - 10 p. Bibliogr.: 10 p. (16 titles). - DOI 10.1088/1757-899X/632/1/012028. Stroganov Yu. N. Improving design safety of tractor-trailers by upgrading towing couples / Yu. N. Stroganov, O. Yu. Stroganova, O. G. Ognev // IOP Conf. Series : Materials Science and Engineering 632 (2019) 012028. - 10 p. Bibliogr.: 10 p. (16 titles). - DOI 10.1088/1757-899X/632/1/012028. Wieckowski D. Influence of the vertical load exerted by the trailer on the coupling device on towing vehicle is steer ability and stability / D. Wieckowski, T. Pusty, P. Jedrys // IOP Conf. Series : Materials Science and Engineering 148 (2016) 012031. - 10 p. Bibliogr.: pp. 9-10 (8 titles). - DOI 10.1088/1757-899X/148/1/012031. Wieckowski D. Influence of the vertical load exerted by the trailer on the coupling device on towing vehicle is steer ability and stability / D. Wieckowski, T. Pusty, P. Jedrys // IOP Conf. Series : Materials Science and Engineering 148 (2016) 012031. - 10 p. Bibliogr.: pp. 9-10 (8 titles). - DOI 10.1088/1757-899X/148/1/012031. Григорьев, Ю. Д. Методы оптимального планирования эксперимента: линейные модели : учебное пособие / Ю. Д. Григорьев. - Санкт-Петербург : Лань, 2015. - 320 с. - Библиогр.: с. 292-304. Grigor'ev, Yu. D. Metody optimal'nogo planirovaniya eksperimenta: lineynye modeli : uchebnoe posobie / Yu. D. Grigor'ev. - Sankt-Peterburg : Lan', 2015. - 320 s. - Bibliogr.: s. 292-304. Косарев, Е. Л. Методы обработки экспериментальных данных : учебное пособие / Е. Л. Косарев. - 2-е изд. - Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2008. - 208 с. Kosarev, E. L. Metody obrabotki eksperimental'nyh dannyh : uchebnoe posobie / E. L. Kosarev. - 2-e izd. - Moskva : FIZMATLIT, 2008. - 208 s. Бочкарев, С. В. Планирование и обработка результатов эксперимента : учебник / С. В. Бочкарев, Т. В. Васильева, А. Л. Галиновский, Д. А. Даденков, В. И. Колпаков, А. М. Костыгов. - Старый Оскол : ТНТ, 2020. - 508 с. - Библиогр.: с. 506-507. Bochkarev, S. V. Planirovanie i obrabotka rezul'tatov eksperimenta : uchebnik / S. V. Bochkarev, T. V. Vasil'eva, A. L. Galinovskiy, D. A. Dadenkov, V. I. Kolpakov, A. M. Kostygov. - Staryy Oskol : TNT, 2020. - 508 s. - Bibliogr.: s. 506-507. Сидняев, Н. И. Теория планирования эксперимента и анализ статистических данных : учебное пособие для магистров / Н. И. Сидняев. - М. : Издательство Юрайт ; ИД Юрайт, 2012. - 399 с. - Библиогр.: с. 396-398. Sidnyaev, N. I. Teoriya planirovaniya eksperimenta i analiz statisticheskih dannyh : uchebnoe posobie dlya magistrov / N. I. Sidnyaev. - M. : Izdatel'stvo Yurayt ; ID Yurayt, 2012. - 399 s. - Bibliogr.: s. 396-398. Комлацкий, В. И. Планирование и организация научных исследований : учебное пособие / В. И. Комлацкий, С. В. Логинов, Г. В. Комлацкий. - Ростов-на-Дону : Феникс, 2014. - 208 с. - Библиогр.: с. 202-207. Komlackiy, V. I. Planirovanie i organizaciya nauchnyh issledovaniy : uchebnoe posobie / V. I. Komlackiy, S. V. Loginov, G. V. Komlackiy. - Rostov-na-Donu : Feniks, 2014. - 208 s. - Bibliogr.: s. 202-207. Измаилов, А. Ф. Численные методы оптимизации : учебное пособие / А. Ф. Измаилов, М. В. Солодов. - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2005. - 304 с. - Библиогр.: с. 294-296. Izmailov, A. F. Chislennye metody optimizacii : uchebnoe posobie / A. F. Izmailov, M. V. Solodov. - M. : FIZMATLIT, 2005. - 304 s. - Bibliogr.: s. 294-296. Моргунов, А. П. Планирование и анализ результатов эксперимента : учебное пособие / А. П. Моргунов, И. В. Ревина ; Минобрнауки России, Омские гос. техн. ун-т. - Омск : Издательство ОмГТУ, 2014. - 347 с. - Библиогр.: с. 334-336. Morgunov, A. P. Planirovanie i analiz rezul'tatov eksperimenta : uchebnoe posobie / A. P. Morgunov, I. V. Revina ; Minobrnauki Rossii, Omskie gos. tehn. un-t. - Omsk : Izdatel'stvo OmGTU, 2014. - 347 s. - Bibliogr.: s. 334-336. Советов, Б. Я. Моделирование систем : учеб. для вузов / Б. Я. Советов, С. А. Яковлев. - 3-е изд. перераб. и доп. - М. : Высш. шк., 2001. - 343 с. - Библиогр.: с. 340-341. Sovetov, B. Ya. Modelirovanie sistem : ucheb. dlya vuzov / B. Ya. Sovetov, S. A. Yakovlev. - 3-e izd. pererab. i dop. - M. : Vyssh. shk., 2001. - 343 s. - Bibliogr.: s. 340-341. Гребенникова, И. В. Методы математической обработки экспериментальных данных : учебно-методическое пособие / И. В. Гребенникова. - Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2015. - 124 с. - Библиогр.: с. 117. Grebennikova, I. V. Metody matematicheskoy obrabotki eksperimental'nyh dannyh : uchebno-metodicheskoe posobie / I. V. Grebennikova. - Ekaterinburg : Izd-vo Ural. un-ta, 2015. - 124 s. - Bibliogr.: s. 117. Пантелеев, А. В. Методы оптимизации в примерах и задачах : учебное пособие / А. В. Пантелеев, Т. А. Летова. - 2-е изд., испр., - М. : Высш. шк., 2005. - 544 с. - Библиогр.: с. 543-544. Panteleev, A. V. Metody optimizacii v primerah i zadachah : uchebnoe posobie / A. V. Panteleev, T. A. Letova. - 2-e izd., ispr., - M. : Vyssh. shk., 2005. - 544 s. - Bibliogr.: s. 543-544.