Моделирование рабочих процессов бесчокерного трелёвочного агрегата с гидроприводом рекуперации энергии
Автор: Дерепаско И.В., Попиков П.И., Полукаров Д.А., Черных А.С., Мануковский А.Ю., Абрамов В.В., Савченко С.И.
Журнал: Resources and Technology @rt-petrsu
Статья в выпуске: 4 т.22, 2025 года.
Бесплатный доступ
В статье проведён анализ исследований динамики гидропривода технологического оборудования. Анализ работ по исследованию повышения энергоэффективности гидропривода лесотранспортных машин показал малое количество подобных исследований применительно к бесчокерным трелёвочным агрегатам, недостаточный анализ применения гидроаккумуляторов в конструкции их подъёмных механизмов. В процессе анализа были определены методы математического моделирования динамики предлагаемого устройства. Целью настоящей работы является снижение гидравлических нагрузок и повышение энергоэффективности бесчокерного трелёвочного агрегата путём изменения в его конструкции, а также обоснование параметров гидропривода с системой рекуперации энергии с помощью математического моделирования. Были построены зависимости функций вертикального перемещения, угла наклона агрегата и давления жидкости в системе рекуперации на основании проведённых расчётов. Для проверки адекватности математической модели рабочих процессов перспективного энергосберегающего гидропривода трелёвочного захвата проведе-ны предварительные лабораторные испытания, в результате которых получены экспериментальные зависимости давления рабочей жидкости в гидроприводе рекуперации, аналогичные с теоретическими. В ходе испытаний выяснено, что при использовании представленной в работе кинематической и гидравлической схемы трелёвочного агрегата энергосбережение может составить до 48 кДж за один цикл трелёвки, т. е. произойдёт снижение энергозатрат на 10 %. Сравнительный анализ работы трелёвочного агрегата по производительности до и после изменения его конструкции показал, что объём выпадаемой из захвата древесины за час работы МТЗ-82 + ПТН-0,8 составляет 0,933 м3. В результате реализации предложенных решений по совершенствованию его конструкции наблюдается рост часовой (с 3,47 до 4,2 м3) и сменной производительности (с 22,27 до 26,9 м3) при расстоянии трелёвки 270 м на уровне 17 %.
Трелёвка леса, рубки ухода, трелёвочный захват, сортименты, моделирование, коэффициент податливости, гидроцилиндр рекуперации
Короткий адрес: https://sciup.org/147252682
IDR: 147252682 | УДК: 630*377.2 | DOI: 10.15393/j2.art.2025.9043
Title of the Paper Modeling of working processes of a chokerless skidding unit with a hydraulic drive for energy recovery
The article analyzes the studies of the hydraulic drive dynamics of process equipment. Analysis of research aimed at increasing the energy efficiency of the hydraulic drive of forestry machines showed lack of such studies concerning chokerless skidding units. Also the use of hydraulic accumulators in the design of lifting mechanisms for energy recovery has not been studied thoroughly enough. The analysis also helped to determine the methods of mathematical modeling of the proposed device dynamics. The purpose of this work was to increase the energy efficiency of a chokerless skidding unit by substantiating the parameters of a hydraulic drive with energy recovery. The solution to the mathematical model of the working process of a chokerless skidding unit was obtained by constructing a cyclic algorithm in the Excel software product. This program allowed the authors to construct the dependencies of the functions of vertical movement, the angle of inclination of the unit and the pressure of the liquid in the recovery system based on the calculations performed. To check the adequacy of the mathematical model of the working processes of the energy-saving hydraulic drive of the skidding grapple for aggregation with the MTZ-82 tractor, preliminary laboratory tests were performed and experimental dependencies of the working fluid pressure in the recuperation hydraulic drive similar to the theoretical ones were obtained. With a stump density of 200 pcs/km in the felling area, 60 collisions of the skidding bundle of assortments may occur with an average skidding distance of 300 m. Therefore, energy savings with a skidding bundle weight of 600 kg and an amplitude of unit oscillations of 0.2 m can be 48 kJ per skidding cycle, i. e. the reduction in energy costs reached 10 %. A comparative analysis of the performance of the skidding unit, before and after changing its structure, showed that the volume of wood falling out of the capture per hour of operation of MTZ-82 + PTN-0.8 was 0.933 m3. The implementation of the proposed solutions resulted in an increase by 17% in hourly (from 3.47 to 4.2 m3) and shift productivity (from 22.27 to 26.9 m3) at a skidding distance of 270 m.
