Stresses of the power plant of a feller buncher during the pulling process when harvesting wood on slopes
Authors: Зверев И. А. , Александров В. А. 
Published: July 2024

В статье рассматривается динамическая нагруженность силовой установки валочно-пакетирующей машины в процессе ее подтягивания рукоятью манипулятора при заготовке древесины на склонах. Разработана математическая модель, позволяющая на этапе проектирования валочно-пакетирующей машины определить величину добавочного динамического момента, действующего на силовую установку машины, а также частоту вращения коленчатого вала. Математическое описание составлено в форме уравнения Лагранжа 2-го рода. Приведен пример расчета математической модели для валочно-пакетирующей машины ЛП-19А. Представлен график изменения добавочного динамического момента при скорости подтягивания 0,1; 0,2 и 0,3 с–1, а также в зависимости от угла склона (15, 30 и 45°). Приведен график изменения коэффициента динамичности от величины добавочного динамического момента. Представлены графики изменения снижения частоты вращения коленчатого вала в зависимости от величины нагрузки на силовую установку и в зависимости от угла склона. Анализ результатов исследования показал, что подтягивание ВПМ рукоятью манипулятора при заготовке древесины на склонах сопровождается значительной величиной добавочного динамического момента на силовую установку, приводящей к снижению частоты вращения коленчатого вала. Так, при подтягивании ВПМ на склоне с углом γ = 15º максимальная величина добавочной динамической нагрузки на силовую установку составит 74,2 Н·м, а снижение частоты вращения коленчатого вала произойдет на 311 мин–1.

The article develops the dynamic loading of the power plant of a feller buncher machine in the process of pulling it up with the handle of a manipulator when harvesting wood on slopes. A mathematical model has been developed that allows, at the design stage of a compact feller buncher machine, to determine the magnitude of a significant dynamic moment existing on the machine’s power plant, as well as the crankshaft rotation speed. The mathematical description is in the form of the Lagrange equation of the second kind. An example of calculating a mathematical model for a LP-19A feller buncher machine is given. A graph of changes in the additional dynamic moment is presented at a pull-up speed of 0.1, 0.2 and 0.3 s–1, as well as depending on the slope angle (15, 30 and 45°). A graph of changes in the dynamic coefficient depending on the value of the additional dynamic moment is presented. Graphs of changes in the reduction in the number of crankshaft revolutions are presented depending on the load on the power plant and depending on the slope angle. Analysis of the research results showed that pulling up the feller buncher machine with the handle of a manipulator when harvesting wood on slopes is accompanied by a significant amount of additional dynamic moment on the power plant, leading to a decrease in the crankshaft rotation speed. Thus, when pulling up the feller buncher machine on a slope with an angle γ = 15º, the maximum value of the additional dynamic load on the power plant will be 74.2 Nm, and the reduction in the crankshaft speed will occur at 311 rpm.