AGRIS - 

2023

В.О. Никонов | В.И. Посметьев | А.Ю. Мануковский | В.В. Посметьев | А.В. Авдюхин

Рассмотрены преимущества использования в современных условиях вывозки лесоматериалов лесовозных автопоездов, составленных седельными тягачами с полуприцепами. Проанализированы последствия эксплуатации лесовозных автопоездов в сложных дорожных условиях, характеризующихся недостаточным обустройством лесовозных дорог. Описаны перспективные научные направления, позволяющие повысить эффективность работы лесовозных седельных автопоездов. Предложена усовершенствованная конструкция рекуперативного седельно-сцепного устройства, обеспечивающая повышение надежности и сокращение расхода топлива автопоезда, улучшение условий труда водителей, а также снижение динамических нагрузок между звеньями лесовозного автопоезда, возникающих при его движении в неустановившихся режимах. Методика проведения исследования включает в себя использование математического аппарата многофакторной оптимизации. Выведены аналитические формулы для определения показателей эффективности работы рекуперативного седельно-сцепного устройства. Выявлено влияние величины хода поршней гидравлического цилиндра рекуперативного седельно-сцепного устройства, массы полуприцепа с лесоматериалами, ускорений при разгоне и торможении лесовозного автопоезда на изменение показателей эффективности работы устройства. Определена оптимальная величина хода поршней гидравлического цилиндра, составившая 200 мм. Она позволяет рекуперировать мощность 6,5 кВт и обеспечивает более благоприятное продольное ускорение полуприцепа – 0,72 м/c2. Установлено, что с ростом ускорения при разгоне и торможении лесовозного автопоезда с 1 до 3 м/с2 возрастает рекуперируемая мощность – с 2,2 до 6,8 м/с2, а также повышается среднее продольное ускорение полуприцепа – с 0,27 до 0,75 м/с2. Изменение загруженности полуприцепа лесоматериалами от 5 до 25 т позволяет увеличить рекуперируемую мощность с 1,6 до 7,9 кВт и снизить продольное ускорение полуприцепа с 2,8 до 0,53 м/с2. Получены графики влияния и картограммы оптимизации, отражающие диаметр и величину хода поршней рекуперативного гидроцилиндра седельно-сцепного устройства в зависимости от рекуперируемой мощности и продольного ускорения полуприцепа. Картограммы оптимизации позволили графоаналитическим способом определить среднюю рекуперируемую мощность, равную 6,5 кВт при диаметре рекуперативного гидроцилиндра 110 мм и величине хода поршней гидроцилиндра 200 мм. Для цитирования: Посметьев В.И., Никонов В.О., Мануковский А.Ю., Посметьев В.В., Авдюхин А.В. Оптимизация конструктивных параметров пневмогидравлического седельно-сцепного устройства лесовозного автопоезда // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 3. С. 126–139. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-3-126-139 | In this study, the benefits of logging transportation under modern conditions by semitrailer hauling rig are examined, which consists of a truck tractor connected to a semitrailer. Furthermore, an analysis is made of the operational implications of using log road trains in insufficiently arranged road conditions. The article describes the potential scientific directions that can optimize the efficiency of semitrailer trucks. An improved construction of a regenerative fifth-wheel coupling device is proposed. It provides better reliability, reduces fuel consumption for log trucks, and gives better working conditions for drivers, along with reduced dynamic loads between the links of the units that occur during the movement in unsteady modes. The research methodology includes the application of the mathematical framework of multifactorial optimization. The specified analytical formulas are derived to determine the performance efficiency of the regenerative fifth-wheel coupling. It is revealed the connections between the hydraulic cylinder piston stroke values of the regenerative fifth-wheel coupling device, the weight of the loaded semitrailer, the vehicle acceleration during speeding up and braking, and the modifications of the performance indicators of the latching mechanism. The optimal value of the stroke of the pistons of the hydraulic cylinder is determined, which is 200 mm. It provides a power recovery of 6.5 kW and better longitudinal acceleration of the semitrailer at 0.72 m/s2. Moreover, it is found that the change in acceleration during the increase in velocity and braking from 1 to 3 m/s2 gives the change in recuperated power from 2.2 to 6.8 m/s2. At the same time, the average longitudinal acceleration of the semitrailer varies from 0.27 to 0.75 m/s2. Changing the load of the semitrailer from 5 to 25 tons allows increasing the recuperated power from 1.6 to 7.9 kW and reducing the longitudinal acceleration of the semitrailer from 2.8 to 0.53 m/s2. The influence graphs and optimization cartograms present the diameter and hydraulic cylinder piston stroke values of the regenerative fifth-wheel coupling device on the regenerated power and longitudinal acceleration of the semitrailer. According to the optimization cartograms, the average regenerative power is determined using a graph-analytical method. It is equal to 6.5 kW with the diameter of a regenerative hydraulic cylinder of 110 mm and a hydraulic cylinder piston stroke of 200 mm. For citation: Posmetyev V.I., Nikonov V.O., Manukovskii A.Yu., Posmetyev V.V., Avdyuhin A.V. Optimization of Structural Parameters by Improvement of Pneumohydraulic FifthWheel Coupling Device at Semitrailer Hauling Rig. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 3, pp. 126–139. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-3-126-139

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Victor K. Lyubov | Ilya I. Tsypnyatov

В современном мире растет доля теплоэлектростанций, потребляющих возобновляемые энергоресурсы. В качестве топлива все чаще применяются древесные и биоугольные гранулы. В технологическом цикле целлюлозно-бумажного производства образуется большое количество древесных отходов, которые необходимо эффективно использовать. Однако кородревесные отходы относятся к трудносжигаемым видам топлива, что вызывает необходимость «подсветки» факела высококалорийным невозобновляемым топливом и сопровождается образованием углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Для энергетического использования кородревесного топлива на российских предприятиях до сих пор используются котлоагрегаты КМ-75-40, снятые с производства в 1985 г. Энергетическое обследование котла КМ-75-40 при его работе на кородревесном топливе (кора хвойных и лиственных пород древесины, некондиционная щепа и опилки) показало, что конструкция и техническое состояние котлоагрегата не обеспечивают требуемую полноту выгорания горючих компонентов топлива и экологические показатели, соответствующие требованиям ГОСТ Р 50831–95. Целью данной работы является анализ возможностей комплексного повышения эффективности сжигания кородревесного топлива в котлоагрегатах КМ-75-40. По результатам выполненных исследований были разработаны первоочередные мероприятия для улучшения эффективности работы данных котлоагрегатов. Котлоагрегаты КМ-75-40 работают более 50 лет и требуют замены на современные низкоэмиссионные теплогенерирующие установки. Однако до замены рекомендуется модернизация котлоагрегатов: их перевод на работу по слое-вихревой технологии сжигания и использование в качестве добавки к кородревесному топливу биоугольных гранул для регулирования теплотехнических характеристик сжигаемого биотоплива и паропроизводительности котельных установок. Перспективными для этих целей биоугольными гранулами являются пеллеты, полученные из гидролизного лигнина, прошедшего мягкий пиролиз. Для оценки эффективности совместного сжигания кородревесного топлива и биоугольных гранул были выполнены тепловые и аэродинамические расчеты котла КМ-75-40 при разной доле гранул по тепловыделению, а также термогравиметрические исследования. При тепловом расчете учитывались: кратность циркуляции топливных частиц в вихревой зоне, гранулометрический состав сжигаемой топливной смеси, особенности расположения горелочных устройств, снижение загрязнения поверхности нагрева. Переход на сжигание данной топливной смеси по слое-вихревой технологии позволит отказаться от использования невозобновляемых видов топлива в котлоагрегатах КМ-75-40 при сжигании высоковлажного кородревесного топлива, существенно повысит КПД котлов и уменьшит негативное влияние на окружающую среду. Для цитирования: Любов В.К., Цыпнятов И.И. Повышение эффективности энергетического использования биотоплива // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 1. С. 172–185. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-1-172-185 | The share of thermal power plants that consume renewable energy resources is growing worldwide. Wood and bio-coal pellets become more and more common as fuels. The technological cycle of pulp and paper production produces a large amount of wood waste, which must be used efficiently. However, bark-wood waste is hard-burning fuel, which causes the need to “light” the flare with high-calorie non-renewable fuel, is followed by the formation of carbon dioxide emitted into the atmosphere. Boilers KM-75-40, taken out of production in 1985, are still used at Russian enterprises for the use of bark-wood fuel as an energy source. Energy examination of the boiler KM-75-40 during its operation with bark-wood fuel (coniferous and deciduous wood bark, substandard chips and sawdust) showed that the design and technical condition of the boiler does not provide the required combustion rate of fuel components and environmental parameters that meet the requirements of the state standard, GOST. The present work aims at analyzing the possibilities of comprehensive improvement of efficiency of bark-wood fuel combustion in boilers KM-75-40. Highriority measures to improve the efficiency of these boilers were developed based on the research results. Boilers KM-75-40 have been in operation for more than 50 years and require replacement with modern low-emission heat generating systems. Prior to replacement, however, upgrading the boilers is recommended: their transition to the layer-vortex combustion technology and the use of biocoal pellets, as an additive to the bark-wood fuel, in order to adjust the thermal characteristics of the combusted biofuel and steam capacity of the boilers. Bio-coal pellets produced from hydrolysis lignin, which has undergone soft pyrolysis, are promising for this purpose. Thermal and aerodynamic calculations of the boiler KM-75-40 with different proportion of pellets by heat release, as well as thermogravimetric studies were carried out to assess the effectiveness of co-combustion of bark-wood fuel and bio-coal pellets. The thermal calculation included: the circulation rate of fuel particles in the vortex zone, the granulometric composition of the combusted fuel mixture, the location features of combustion equipment, reducing the contamination of the heating surface. The transition to the combustion of this fuel mixture using the layer-vortex technology will allow to refuse from using non-renewable fuels in the boiler KM-75-40 when combusting high-moisture bark-wood fuel, will significantly increase the boiler efficiency and reduce the negative impact on the environment. For citation: Lyubov V.K., Tsypnyatov I.I. Improving the Efficiency of Energy Use of Biofuels. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 1, pp. 172–185. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-1-172-185

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation