Воронеж, Россия
Минск, Беларусь
Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова (аспирапнт)
Воронеж, Россия
Воронеж, Россия
УДК 630 Лесное хозяйство. Лесоводство
УДК 621.865.8 Загрузочно-транспортные устройства. Манипуляторы. Промышленные роботы
ГРНТИ 68.47 Лесное хозяйство
Безопасные и эффективные режимы работы погрузочно-разгрузочной техники манипуляторного типа в лесном комплексе предполагают обязательное горизонтальное положение рамы мобильной транспортно-технологической машины. В неблагоприятных производственных условиях лесотранспортная машина может оказаться в критической ситуации, связанной с поворотом рамы относительно горизонта. Коррекция такого положения может быть обеспечена за счет использования аутригеров или автоматических выравнивателей опорно-поворотных устройств. В данной работе представлены результаты теоретического исследования статичБезопасные и эффективные режимы работы погрузочно-разгрузочной техники манипуляторного типа в лесном комплексе предполагают обязательное горизонтальное положение рамы лесотранспортной машины. В неблагоприятных производственных условиях лесотранспортная машина может оказаться в критической ситуации, связанной с поворотом рамы относительно горизонта. Коррекция такого положения может быть обеспечена за счет использования аутригеров или автоматических выравнивателей опорно-поворотных устройств. Для этого необходимо теоретическое исследование статических нагрузок, характерных для гидроцилиндров, аутригеров и других звеньев гидроманипулятора при различных конфигурациях. Для описания условий равновесия изучаемой механической системы «базовая лесотранспортная машина – аутригеры – стрела – рукоять с телескопическим удлинителем – устройство захвата – гидроприводы» использованы уравнения равновесия в обобщенных координатах. В качестве обобщенных координат выбраны угол поворота рамы опорно-поворотного устройства, угол поворота стрелы, угол поворота рукояти и удлинение её телескопической части. Аналитические выражения для усилий на штоках гидроцилиндров и значения давления рабочей жидкости в поршневых полостях гидроцилиндров в состоянии равновесия при различном положении звеньев манипулятора могут быть использованы при проектировании технологических режимов эксплуатации лесотранспортных машин. Особую значимость это приобретет для лесопромышленных предприятий при планировании операций погрузки-разгрузки сортиментов с возможностью выведения опорно-поворотного устройства в горизонтальное положение.
гидравлический манипулятор, лесотранспортная машина, аутригер, гидравлический цилиндр, математическая модель
1. Попиков, П. И. Повышение эффективности погрузочно-разгрузочных работ гидроманипуляторов лесотранспортных машин с выравнивателями опорных платформ / П. И. Попиков, П. В. Танчук // Воронежский научно-технический вестник. - 2019. - Т. 4, № 4(30). - С. 95-100. - URL: https://elibrary.ru/zlqwqi.
2. Имитационная модель автомобильного манипулятора, реализованная в среде САПР / П. И. Попиков, В. А. Зеликов, К. А. Яковлев [и др.] // Лесотехнический журнал. - 2019. - Т. 9, № 4 (36). - С. 142-150. - DOIhttps://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2019.4/16. - URL: https://elibrary.ru/qwhvkf.
3. Лагерев, А. В. Современная теория манипуляционных систем мобильных многоцелевых транспортно-технологических машин и комплексов : Моделирование рабочих процессов и проектирование элементов гидропривода / А. В. Лагерев, И. А. Лагерев. - Брянск, 2019. - 201 с. - ISBN 978-5-9734-0319-5. - URL: https://elibrary.ru/vleqjy.
4. Проектирование аутригеров для испытаний устойчивости транспортных средств / В. Г. Крясков, А. С. Вашурин, А. В. Тумасов, А. А. Васильев // Фундаментальные исследования; 2017: 3. 40-47. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=29007768.
5. Лагерев, И. А., Лагерев А. В. Повышение безопасности эксплуатации мобильных транспортно-технологических машин с манипуляционными системами при работе с аутригерами. Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2017; 3: 296-302. - DOIhttps://doi.org/10.22281/2413-9920-2017-03-03-296-302. - URL: https://elibrary.ru/yqibmt.
6. Сладкова Л. А., Григорьев П. А., Крылов В. В. Моделирование усилий в опорах машин основного технологического назначения на примере стрелового самоходного крана. Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2019; 4: 516-522. - DOIhttps://doi.org/10.22281/2413-9920-2019-05-04-516-522. - URL: https://elibrary.ru/lunhus.
7. Селиверстов Г. В., Ситников С. В., Цолин А. С. Разработка конструкций аутригеров для работы автокранов в малосвязных грунтах. Механики XXI веку. 2021; 20: 169-172. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=46260333.
8. Modeling of the working energy-saving processes of the hydraulic drive of the lifting mechanism of a forestry manipulator / S. Glushkov, A. Rybak, P. Popikov [et al.] // Forestry engineering journal. - 2021. - Vol. 11, No. 4(44). - P. 88-99. - DOIhttps://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2021.4/8. - URL: https://elibrary.ru/kjpbmt.
9. Анализ работы гидравлического манипулятора лесной машины с цикловой системой управления / Е. Н. Власов, А. В. Сергеевичев, Ю. А. Добрынин, В. В. Сергеевичев // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. - 2022. - № 238. - С. 99-112. - DOIhttps://doi.org/10.21266/2079-4304.2022.238.99-112. - URL: https://elibrary.ru/bgxkeo.
10. Попиков П. И., Юдин Р. В., Танчук П. В., Конюхов А. В. Математическая модель динамических режимов гидроманипуляторов лесотранспортных машин с выравнивателями опорных платформ. Resources and Technology. 2021; 18(1): 140-155. - DOIhttps://doi.org/10.15393/j2.art.2021.5623.
11. Танчук П. В., Попиков П. И., Евсиков И. Д. Повышение устойчивости лесотранспортных машин при применении выравнивателей опорно-поворотных устройств гидроманипуляторов // Современный лесной комплекс страны: проблемы и тренды развития. - Воронеж, 2022: 62-68. - DOIhttps://doi.org/10.58168/MFCCPTD2022_62-68.
12. Патент № 2762905 C1 Российская Федерация, МПК B66C 23/80, B66C 13/18, A01G 23/00. Гидросистема механизма выравнивания опорно-поворотного устройства гидроманипулятора лесотранспортной машины : № 2021116628 : заявл. 07.06.2021 : опубл. 23.12.2021 / П. И. Попиков, П. В. Танчук, В. П. Попиков, Р. В. Юдин ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова".
13. Improved inverse kinematics and dynamics model research of general parallel mechanisms / X. Zhang, H. Wang, Y. Rong et al. // Journal of Mechanical Science and Technology. - 2023. - Vol. 37. - № 2. - P. 943-954. - DOI: https://doi.org/10.1007/s12206-023-0134-1.
14. Лагерев И. А., Остроухов И. О., Химич А. В. Компьютерное моделирование процесса потери общей устойчивости мобильной машины, оснащенной стреловой манипуляционной системой. 2019; 1: 83-94. - DOIhttps://doi.org/10.22281/2413-9920-2019-05-01-83-94. - URL: https://elibrary.ru/ihfpoq.
15. Голякевич С. А. Гороновский А. Р., Мохов С. П. Результаты имитационного моделирования работы гидравлической системы форвардера в MATLAB / Simulink / Simscape. Труды БГТУ. Серия 1: Лесное хозяйство, природопользование и переработка возобновляемых ресурсов. 2019; 1(216): 126-131. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=36955660.
16. Zhou, H. A practical method for the deformation of long-stroke hydraulic manipulators in grasping-handling tasks / H. Zhou, X. Zhang, J. Liu // Journal of Field Robotics. - 2023. - Vol. 40. - № 4. - P. 862-878. - DOI: https://doi.org/10.1002/rob.22160.
17. Vihonen, J. Joint-Space Kinematic Model for Gravity-Referenced Joint Angle Estimation of Heavy-Duty Manipulators / J. Vihonen, J. Mattila, A. Visa // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. - 2018. - Vol. 66. - № 12. - P. 3280-3288. - DOI: https://doi.org/10.1109/TIM.2017.2749918.
18. Hierarchical Decoupling Controller With Cylinder Separated Model of Hydraulic Manipulators for Contact Force/Motion Control / J. Shen, J. Zhang, H. Zong et al. // IEEE/ASME Transactions on Mechatronics. - 2023. - Vol. 28. - № 2. - P. 1081-1092. - DOI: https://doi.org/10.1109/TMECH.2022.3213582.
19. Reducing Amplitude of Load Swinging During Operation of Hydraulic Manipulators of Forest Transport Machines / M. Drapalyuk [et al.] // International Conference on Industrial Engineering. Springer, Cham, 2020. P. 595-608. DOIhttps://doi.org/10.1007/978-3-030-22063-1_63.
20. Модель определения времени наведения захватно-срезающего устройства валочно-пакетирующих машин на растущее дерево / А. В. Андронов, И. А. Зверев, О. А. Михайлов, Г. С. Тарадин // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. - 2021. - № 237. - С. 183-195. - DOIhttps://doi.org/10.21266/2079-4304.2021.237.183-195. - https://elibrary.ru/gnazvg.
21. Борисов А. В., Филиппенков К. Д. Моделирование движения звена переменной длины робота-манипулятора с использованием электроприводов. Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму. 2021; 9-10(159-160): 19-26. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=47112565.
22. Алхаддад М. Моделирование и управление движением манипулятора с замкнутой кинематической цепью и линейным приводом. Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2021; 3: 168-176. - DOIhttps://doi.org/10.31857/S0002338821020025.
23. Zhang Y., Ding W., Deng H. Reduced Dynamic Modeling for Heavy-Duty Hydraulic Manipulators with Multi-Closed-Loop Mechanisms. IEEE Access. 2020; 8: 101708-101720. DOI:https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2998058.
24. Hoang, D. Adaptive cooperation of optimal linear quadratic regulator and lumped disturbance rejection estimator-based tracking control for robotic manipulators / D. Hoang, N.T. Pham, X.H. Le et al. // International Journal of Dynamics and Control. - 2023. - DOI: https://doi.org/10.1007/s40435-023-01144-2.
25. Yan Ch., Shi K., Zhang H., Yao Y. Simulation and analysis of a single actuated quadruped robot. Mechanical Sciences. 2022. 13:137-146. DOIhttps://doi.org/10.5194/ms-13-137-2022.
26. Дуюн И.А., Горлов А.С., Дуюн Т.А. Совместное моделирование движения параллельного манипулятора c использованием Adams-Matlab. Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2022; 11: 108-119. DOI:https://doi.org/10.34031/2071-7318-2022-7-11-108-119.
27. Nurmi J., Mattila, J. Global Energy-Optimal Redundancy Resolution of Hydraulic Manipulators: Experimental Results for a Forestry Manipulator. Energies. 2017; 10(5): 647. DOIhttps://doi.org/10.3390/en10050647.
28. Jung, S. Improvement of Tracking Control of a Sliding Mode Controller for Robot Manipulators by a Neural Network / S. Jung // International Journal of Control, Automation and Systems. - 2018. - Vol. 16. - № 2. - P. 937-943. - DOI: https://doi.org/10.1007/s12555-017-0186-z.
29. Бартенев, И. М. Изнашивающая способность почв и ее влияние на долговечность рабочих органов почвообрабатывающих машин / И. М. Бартенев, Е. В. Поздняков // Лесотехнический журнал. - 2013. - № 3 (11). - С. 114-123. - https://elibrary.ru/rqqpeb.
