Гидромеханические трансмиссии лесотранспортных машин: технологическая связь с воздействием на почвенно-растительную среду

П.А. Сокол, А.В. Божко, Т.П. Новикова, С.В. Ребко

Скачать

№ 2 (50)

Технологии. Машины и оборудование

Аннотация: 

Снижение отрицательного влияния на лесную почвенно-растительную среду колесных движителей двухосных сочлененных лесотранспортных машин наряду с изменением параметров непосредственно движителей может быть эффективно осуществлено перераспределением потока мощности в гидромеханической трансмиссии. В целях обеспечения высоких тяговых показателей, и высокой проходимости через единичные препятствия (корневые системы) в условиях лесосеки необходимо учесть рациональные параметры узлов и агрегатов гидромеханической трансмиссии на основе новых научно-обоснованных технических решений. Обзор конструкций гидромеханических трансмиссий лесотранспортных машин отечественного и зарубежного производства выявил их преимущества и недостатки, влияющие на эффективность применения в условиях лесоэксплуатации. С первичной транспортировкой деревьев, занимающей значительный объем при лесозаготовках, эффективно справляются лесотранспортные машины с высокой энергонасыщенностью. Использование в составе агрегата гидромеханической трансмиссии перспективной конструкции гидротрансформатора для раздельного привода ведущих мостов колесных сочлененных лесотранспортных машин позволит компенсировать действие внешних сил и реакций на колесный движитель, а также минимизировать явление циркуляции мощности в замкнутом контуре «колесный движитель – опорная поверхность», что будет способствовать увеличению тяговых показателей. Технологическая связь от использования разных конструкций трансмиссий характеризуется умеренной дифференциацией (p < 0.05) по критериям воздействия на почвенную среду, основанным на использовании медианного метода в статистическом анализе сходства и различия. Будущие исследования ответят на следующие вопросы: как изменится уровень потерь полезной мощности в гидромеханической трансмиссии колесной лесотранспортной машины, оборудованной новым гидротрансформатором, в условиях постоянно меняющихся внешних воздействий? Как и насколько тесно параметры трансмиссии с новым гидротрансформатором будут влиять на показатели и проходимости лесотранспортной машины с учетом особенностей почвенно-растительной среды?

 

Ключевые слова: 

лесотранспортные машины, уплотнение лесной почвы, энергонасыщенность, гидромеханические трансмиссии, движитель, редуктор, циркуляция, мощность

 

Для цитирования: 

Анализ применения гидромеханических трансмиссий в конструкции лесотранспортных машин / П. А. Сокол, А. В. Божко, Т. П. Новикова, С. В. Ребко // Лесотехнический журнал. – 2023. – Т. 13. – № 2 (50). – С. 179–197. – Библиогр.: с. 189–196 (54 назв.). – DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2023.2/10.

 

Литература: 
  1. Сивков, Е. Н. Обоснование параметров колесного трелевочного трактора с целью снижения циркуляции мощности в трансмиссии : дис. … канд. техн. наук: 05.21.01. – Санкт-Петербург, 2014. – 173 с. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22348775.
  2. Григорьев, И. В. Состояние и перспективы развития лесного машиностроения в России / И. В. Григорьев, В. А. Кацадзе // Инновации в промышленности и социальной сфере : материалы республиканской научно-практической конференции, Петрозаводск, 16 марта 2015 года / Петрозаводский государственный университет. – Петрозаводск: OOO «Verso», 2015. – С. 27–30. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23256207.
  3. Коршун, В. Н. Гибридная трансмиссия лесохозяйственного трактора / В. Н. Коршун, И. В. Кухар, Д. Е. Шпагин // Машиностроение: новые концепции и технологии : сборник статей Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Красноярск, 23–24 октября 2019 года. – Красноярск: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева", 2019. – С. 198–202. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41493272. 
  4. Korshun, V. Energy efficiency in forestry machinery / V. Korshun, I. Kuchar, A. Kamaukhov // 2019 International Science and Technology Conference "EastConf", EastConf 2019, Vladivostok, 01–02 марта 2019 года. – Vladivostok, 2019. – P. 8725311. – DOI 10.1109/Eastonf.2019.8725311.
  5. Novikova, T. P. The choice of a set of operations for forest landscape restoration technology / T. P. Novikova // Inventions. – 2022. – Vol. 7, No. 1. – DOI: https://doi.org/10.3390/inventions7010001.
  6. Двухосные сочлененные лесотранспортные машины в условиях лесосеки: оценка применимости / В. В. Гудков, П. А. Сокол, А. В. Божко [и др.] // Лесотехнический журнал. – 2022. – Т. 12, № 4 (48). – С. 77–95. – DOI https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2022.4/6. URL: https://www.elibrary.ru/gqydzw.
  7. Рудов, М. Е. Оценка влияния трелюемой пачки лесоматериалов на уплотнение лесного почвогрунта: автореферат дис. … канд. техн. наук: 05.21.01 / М. Е. Рудов. – Петрозаводск, 2015. – 21 с. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=26381861.
  8. К вопросу о выборе параметров двухпоточной гидромеханической передачи для промышленных и лесопромышленных тракторов / В. М. Шарипов, Г. О. Котиев, Ю. С. Щетинин [и др.] // Тракторы и сельхозмашины. – 2016. – № 3. – С. 8–14. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25675744.
  9. Патент на изобретение № 2788351 РФ, МПКF16H 41/24. Гидротрансформатор гидромеханической передачи для раздельного привода ведущих мостов колесного движителя / В.В. Гудков, А.А. Колтаков, П.А. Сокол, Р.В. Могутнов, А.В. Жердев, А.В. Божко ; заявитель ВУНЦ ВВС "ВВА", Центр ОНР и ПНПК. - № 2022116101 ; заявл. 14.06.2022 ; опубл. 17.01.2023. URL: https://www.elibrary.ru/vbzdwy.
  10. Гидродинамическая передача раздельного привода ведущих мостов сочлененной лесотранспортной машины / П. А. Сокол, П. И. Попиков, В. В. Гудков, А. В. Божко // Современные ресурсосберегающие технологии и технические средства лесного комплекса : Материалы Всероссийской научно-практической конференции, Воронеж, 25–26 ноября 2021 года / Отв. редактор И.В. Четверикова. – Воронеж: Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова, 2021. – С. 52-56. – DOI 10.34220/MRTTMFC2021_52-56. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47862482.
  11. Попиков, П. И. Анализ применения балансирного колесного движителя в конструкции дорожных и лесозаготовительных машин / П. И. Попиков, В. В. Гудков, П. А. Сокол // Лесотехнический журнал. – 2018. – Т. 8, № 4 (32). – С. 240–250. – DOI: 10.12737/article_5c1a323cc34ab8.00158395. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47862482.
  12. Бартенев, И. М. Силовое взаимодействие блокированного колесного движителя лесотранспортной машины с опорной поверхностью / И. М. Бартенев, П. И. Попиков, П. А. Сокол // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. – 2018. – Т. 6, № 4(40). – С. 269–273. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36676651.
  13. Ilintsev A., Nakvasina E., Aleynikov A., Tretyakov S., Koptev S., Bogdanov A. Middle-term changes in topsoils properties on skidding trails and cutting strips after long-gradual cutting: a case study in the boreal forest of the North-East of Russia // Croatian Journal of Forest Engineering. – 2018. – Vol. 39. – No 1. – P. 71–83. – DOI: https://10.5552/crojfe.2018.4189. – URL: https://crojfe.com/site/assets/files/4189/ilintsev.pdf.
  14. Fjeld, D. The effects of an auxiliary axle on forwarder rut development - a Norwegian field study / D. Fjeld, Ø. Østby-Berntsen // International Journal of Forest Engineering. – 2020. – Vol. 31. – № 3. – P. 192–196. – DOI: https://doi.org/10.1080/14942119.2020.1765645.
  15. Engler, B. Rubber tracked bogie-axles with supportive rollers - a new undercarriage concept for log extraction on sensitive soils / B. Engler, S. Hoffmann, M. Zscheile // International Journal of Forest Engineering. – 2021. – Vol. 32. – № 1. – P. 43–56. DOI: https://doi.org/10.1080/14942119.2021.1834814.
  16. Borz S. A., Marcu M. V., Cataldo M. F. Evaluation of an HSM 208F 14tone HVT-R2 Forwarder prototype under conditions of steep-terrain low-access forests // Croatian Journal of Forest Engineering: Journal for Theory and Application of Forestry Engineering. – 2021. – Т. 42. – №. 2. – P. 185–200. http://dx.doi.org/10.5552/crojfe.2021.775.
  17. Liang H. et al. Research on Torque Optimization Allocation Strategy about Multi-wheel Vehicles // Innovative Techniques and Applications of Modelling, Identification and Control: Selected and Expanded Reports from ICMIC’17. – 2018. – P. 63–92. http://dx.doi.org/10.1007/978-981-10-7212-3_5.
  18. Leitner S. et al. Tower yarder powertrain performance simulation analysis: electrification study // European Journal of Forest Research. – 2023. – Т. 142. – №. 4. – P. 739–761. http://dx.doi.org/10.1007/s10342-023-01553-0.
  19. Karlušić J. et al. Benefit assessment of skidder powertrain hybridization utilizing a novel cascade optimization algorithm //Sustainability. – 2020. – Т. 12. – №. 24. – P. 10396. http://dx.doi.org/10.3390/su122410396.
  20. Woopen T. Adaptive mild hybrid powertrain for four-wheel driven tractors //ATZoffhighway worldwide. – 2017. – Т. 10. – №. 2. – P. 8–13. http://dx.doi.org/10.1007/s41321-017-0021-8.
  21. Zhu Z. et al. Design and Analysis of a Novel Mechanic-Electronic-Hydraulic Powertrain System for Agriculture Tractors // IEEE Access. – 2021. – Т. 9. – P. 153811–153823. http://dx.doi.org/10.1109/access.2021.3126667.
  22. Bergmann D., Petri S. Holistic control concepts for tractors //ATZoffhighway worldwide. – 2017. – Т. 10. – P. 32-37. https://doi.org/10.1007/s41321-017-0053-0.
  23. Bumber Z., Đuka A., Pandur Z., Poršinsky T. Gradeability of a Forwarder Based on Traction Performance //Forests. – 2023. – Т. 14. – №. 1. – Article 103. http://dx.doi.org/10.3390/f14010103.
  24. LaClair T. J. Application of a tractive energy analysis to quantify the benefits of advanced efficiency technologies for medium-and heavy-duty trucks using characteristic drive cycle data //SAE International Journal of Commercial Vehicles. – 2012. – Т. 5. – №. 2012-01-0361. – P. 141–163. https://doi.org/10.4271/2012-01-0361.
  25. Ani O. A. et al. Modeling and multiobjective optimization of traction performance for autonomous wheeled mobile robot in rough terrain //Journal of Zhejiang University SCIENCE C. – 2013. – Т. 14. – №. 1. – С. 11–29. https://doi.org/10.1631/jzus.C12a0200.
  26. Kim J., Lee J. Traction-energy balancing adaptive control with slip optimization for wheeled robots on rough terrain // Cognitive systems research. – 2018. – Т. 49. – P. 142-156.https://doi.org/10.1016/j.cogsys.2018.01.007.
  27. Mederski P. S. et al. Challenges in forestry and forest engineering–Case studies from four countries in East Europe // Croatian Journal of Forest Engineering: Journal for Theory and Application of Forestry Engineering. – 2021. – Т. 42. – №. 1. – P. 117–134. http://dx.doi.org/10.5552/crojfe.2021.838.
  28. Столбин, В. С. Анализ научных исследований в области оценки экологического воздействия лесопромышленных машин и технологий на лесные экосистемы / В. С. Столбин, С. А. Голякевич // Труды БГТУ. Серия 1: Лесное хозяйство, природопользование и переработка возобновляемых ресурсов. – 2020. – № 2(234). – С. 149–159. – URL: https://www.elibrary.ru/noyhhm.
  29. Бартенев, И. М. Снижение вредного воздействия лесных тракторов и лесосечных машин на почву и насаждения / И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк // Лесотехнический журнал. – 2012. – № 1(5). – С. 61-66. – URL: https://www.elibrary.ru/oxdpch.
  30. Захаров, С. Г. Тропа и рекреационная нагрузка: новый метод определения уплотнения почв на тропах / С. Г. Захаров, И. В. Кулик // Географический вестник. – 2017. – № 2(41). – С. 109-117. – DOI 10.17072/2079-7877-2017-2-109-117. – URL: https://elibrary.ru/ytoqmtю.
  31. Сабо, Е. Д. Виды и динамика уплотнения и разуплотнения почв на вырубках / Е. Д. Сабо, О. В. Кормилицына, В. В. Бондаренко // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. – 2012. – № 3. – С. 42–45. – URL: https://elibrary.ru/oylawn.
  32. The effects of soil compaction mitigation on below-ground fauna: How earthworms respond to mechanical loosening and power harrow cultivation / K. J. Lees, A. J. McKenzie, J. P. Newell Price et al. // Agriculture, Ecosystems & Environment. – 2016. – Vol. 232. – P. 273–282. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.agee.2016.07.026.
  33. Acquah, K. Soil Compaction from Wheel Traffic under Three Tillage Systems / K. Acquah, Y. Chen // Agriculture. – 2022. – Vol. 12. – № 2. – P. 219. – DOI: https://doi.org/10.3390/agriculture12020219.
  34. Impact of MHT9002HV Tracked Harvester on Forest Soil after Logging in Steeply Sloping Terrain / M. Kormanek, J. Dvořák, P. Tylek et al. // Forests. – 2023. – Vol. 14. – № 5. – P. 977. – DOI: https://doi.org/10.3390/f14050977.
  35. Seasonal changes of perlite–peat substrate properties in seedlings grown in different sized container trays / M. Kormanek, S. Małek, J. Banach et al. // New Forests. – 2020. – № 0123456789. – DOI: https://doi.org/10.1007/s11056-020-09793-3.
  36. Kormanek, M. Ground Pressure Changes Caused by MHT 8002HV Crawler Harvester Chassis / M. Kormanek, J. Dvořák // Croatian journal of forest engineering. – 2021. – Vol. 42. – № 2. – P. 201–211. – DOI: https://doi.org/10.5552/crojfe.2021.844.
  37. Kormanek, M. Use of impact penetrometer to determine changes in soil compactness after Entracon Sioux EH30 timber harvesting / M. Kormanek // Croatian journal of forest engineering. – 2022. – Vol. 43. – № 2. – P. 325–337. – DOI: http://doi.org/10.5552/crojfe.2022.1054.
  38. Fjeld, D. The effects of an auxiliary axle on forwarder rut development – a Norwegian field study / D. Fjeld, Ø. Østby-Berntsen // International Journal of Forest Engineering. – 2020. – Vol. 31. – № 3. – P. 192–196. DOI: http://doi.org/10.1080/14942119.2020.1765645.
  39. Engler, B. Rubber tracked bogie-axles with supportive rollers – a new undercarriage concept for log extraction on sensitive soils / B. Engler, S. Hoffmann, M. Zscheile // International Journal of Forest Engineering. – 2021. – Vol. 32. – № 1. – P. 43–56. DOI: http://doi.org/10.1080/14942119.2021.1834814.
  40. Gelin, O. Concept evaluations of three novel forwarders for gentler forest operations / O. Gelin, R. Björheden // Journal of Terramechanics. – 2020. – Vol. 90. – P. 49–57. – DOI: http://doi.org/10.1016/j.jterra.2020.04.002.
  41. Novikova, T. P. Economic evaluation of mathematical methods application in the management systems of electronic component base development for forest machines / T. P. Novikova, A. I. Novikov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. – Vol. 392. – P. 012035. – DOI 10.1088/1755-1315/392/1/012035. – URL: https://elibrary.ru/ddrbrq.
  42. Reducing the impact of transport machinery and equipment on the environment during reforestation: An innovative approach / M. S. Khripchenko [et al.] // Proceedings of the 33rd International Business Information Management Association Conference. – Granada, 2019. – P. 2438–2445. – URL: https://elibrary.ru/mbfcwn.
  43. Беляева, Т. П. Оптимальное планирование комплексных проектов создания электронной компонентной базы / Т. П. Беляева, А. П. Затворницкий // Информационные системы и технологии. – 2013. – № 3(65). – С. 5–10. – URL: https://elibrary.ru/ntnxin.
  44. 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. – URL: https://elibrary.ru/rqqpeb.
  45. Хитров, Е. Г. Расчет глубины колеи колесного движителя лесных тракторов на склонах / Е. Г. Хитров, И. М. Бартенев // Лесотехнический журнал. – 2016. – Т. 6, № 4(24). – С. 233-239. – DOI 10.12737/23463. – URL: https://elibrary.ru/xhjhhv.
  46. Беляева, Т. П. Система управления формированием и реализацией проектов дизайн центра микроэлектроники: дис. … канд. техн. наук / Т. П. Беляева. – Воронеж, 2012. – 147 с. – URL: https://www.elibrary.ru/qfmnjj.
  47. Математическая модель распределения трудовых ресурсов при технической эксплуатации и ремонте автотранспортных средств / С. В. Дорохин [и др.] // Актуальные вопросы инновационного развития транспортного комплекса. – Орел, 2016. – С. 133-139. – URL: https://www.elibrary.ru/vxxdjz.
  48. Алгоритм решения задачи оптимального распределения работ в сетевых канонических структурах / А. И. Новиков [и др.] // Лесотехнический журнал. – 2014. – Т. 4, № 4 (16). – С. 309–317. – DOI 10.12737/8515. – URL: https://elibrary.ru/tondhd.
  49. К вопросу развития системы энергообразования двигателей внутреннего сгорания / А. И. Новиков [и др.] // Альтернативные источники энергии на автомобильном транспорте: проблемы и перспективы рационального использования. – Воронеж, 2014. – Т. 1. – С. 272–274. – URL: https://elibrary.ru/slkaqt.
  50. Новиков, А. И. Опыт применения альтернативных источников энергии в транспортно-технологическом комплексе / А. И. Новиков // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. – 2014. – Т. 1, № 1 (1). – С. 62–65. – URL: https://elibrary.ru/tjqqld.
  51. Роль качества лесного репродуктивного материала при лесовосстановлении / В. Иветич [и др.] // Лесотехнический журнал. – 2019. – Т. 9, № 2 (34). – С. 56–65. – DOI 10.34220/issn.2222-7962/2019.2/7. – URL: https://elibrary.ru/hsenfb.
  52. Формы поддержки развития предпринимательства в лесном секторе ЦЧР / С. С. Морковина, Ю. Г. Денисова, О. И. Драпалюк, Б. Шанянь // Лесотехнический журнал. – 2013. – № 4 (12). – С. 210–216. – URL: https://elibrary.ru/rtvozn.
  53. О сопоставлении среднего и номинального давления движителя лесной машины на почвогрунт / Е. Г. Хитров, Е. В. Котенев, А. В. Андронов [и др.] // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. – 2019. – № 229. – С. 185–195. – DOI 10.21266/2079-4304.2019.229.185-195. – URL: https://www.elibrary.ru/qdwnun.
  54. Методика определения оптимальных рабочих передаточных чисел гидромеханической трансмиссии трелевочного трактора / К. Ву Хай, В. Л. Довжик, А. В. Андронов, О. А. Михайлов // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. – 2014. – № 208. – С. 73–83. – URL: https://www.elibrary.ru/thivaj.