В.И. Посметьев, В.О. Никонов, В.В. Посметьев, В.А. Зеликов, П.В. Колодий
Скачать
№ 2 (50)
Технологии. Машины и оборудование
Исследование направлено на повышение эффективности работы гидравлических манипуляторов лесовозных автопоездов, функционирующих в сложных природно-климатических условиях. Обоснована актуальность научного направления, нацеленная на сокращение потерь энергии в гидравлических приводах манипуляторов в процессе выполнения ими погрузочно-разгрузочных работ. Проанализированы работы зарубежных ученых, позволившие выделить перспективные направления улучшения эффективности гидравлических манипуляторов, включающие в себя разработку более современных приводов, повышение производительности, точности и автоматизации процессов их управления. С целью повышения энергоэффективности, производительности и надежности гидравлических манипуляторов лесовозных автопоездов, авторами была предложена перспективная конструкция поворотного механизма колонны с кривошипным приводом. Исследование базировалось на математическом и имитационном моделировании, численных методах, а также современных методах получения и обработки информации при компьютерной поддержке. Математическая модель и компьютерная программа работы гидравлического манипулятора с рекуперативным кривошипным приводом поворотного механизма колонны позволили оценить рекуперируемую энергию и амплитуду раскачивания перемещаемого груза. При использовании гидравлического манипулятора, оснащенного предлагаемым кривошипным приводом, длина стрелы которого составляет в среднем 6 м, а масса перемещаемых лесоматериалов 600 кг, количество энергии, которое можно накопить в пневмогидравлическом аккумуляторе составляет около 1300 Дж. Угловая неравномерность показателей кривошипного привода составляет 23,6 % и 4,6 % при оценке по показателям рекуперируемой энергии и амплитуды раскачивания груза соответственно. Для типичного гидравлического манипулятора с длиной стрелы 6 м при торможении поворота колонны система рекуперации позволяет запасти от 0,39 до 2,59 кВт при массе груза соответственно от 200 до 1400 кг, при приемлемой амплитуде раскачивания груза соответственно от 0,2 до 0,48 м. Полученные результаты будут использованы в качестве рекомендаций с целью доработки предлагаемого кривошипного привода поворотного устройства гидравлического манипулятора на стадии его проектирования.
лесовозный автопоезд, гидравлический манипулятор, рекуперация энергии рабочей жидкости, кривошипный привод поворота колонны, погрузка и разгрузка лесоматериалов, поворотный механизм, пневмогидроаккумулятор, математическое моделирование, эффективность, потери энергии
Компьютерное моделирование рекуперативного кривошипного механизма поворота колонны манипулятора лесовозного автопоезда / В. И. Посметьев, В. О. Никонов, В. В. Посметьев, В. А. Зеликов, П. В. Колодий // Лесотехнический журнал. – 2023. – Т. 13. – № 2 (50). – С. 158–178. – Библиогр.: с. 174–177 (21 назв.). – DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2023.2/9
1. Влияние режимов движения лесовозного автопоезда при вывозке лесоматериалов на эффективность рекуперации энергии в пневмогидравлическом седельно-сцепном устройстве / В. И. Посметьев, В. А. Зеликов, В. О. Никонов, В. В. Посметьев, А. С. Чуйков, А. В. Авдюхин // Лесотехнический журнал. – 2022. – Т. 12. – № 4 (48). – С. 114-129. – Библиогр.: с. 125–128 (20 назв.). – DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2022.4/8.
2. Посметьев, В. И. О влиянии традиционных конструкций гидроманипуляторов на эффективность лесовозного автомобильного транспорта / В. И. Посметьев, В. О. Никонов // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы эксплуатации автомобильного транспорта и пути их решения на основе перспективных технологий и научно-технических решений», 2022. – С. 24-31. – Библиогр. : с. 30-31 (9 назв.). – DOI: http://doi.org/10.58168/PRTOW2022_24-31
3. Energy efficiency improvement of heavy-load mobile hydraulic manipulator with electronically tunable operating modes / R. Ding, J. Zhang, B. Xu, M. Cheng, M. Pan // Energy Conversion and Management, Vol. 188, 15 May 2019, Pp. 447-461. – Bibliogr. : pp. 460-461 (31 titles). – DOI: https://doi.org/10.1016/j.anconman.2019.03.023 (SNIP 2,369)
4. Nurmi J. Global Energy-Optimal Redundancy Resolution of Hydraulic Manipulators : Experimental Results for a Forestry Manipulator / J. Nurmi, J. Mattila // Energies 2017, 10(5), 647. – Bibliogr. : pp. 30-31 (44 titles). – DOI: https://doi.org/10.3390/en10050647 – SNIP 1,104
5. Yang X. Neural Adaptive Dynamic Surface Asymptotic Tracking Control of Hydraulic Manipulators With Guaranteed Transient Performance / X. Yang, W. Deng, J. Yao // IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems. 2022, pp. 1-11. – Bibliogr. : pp. 10-11 (43 titles). – DOI: https://doi.org/10.1109/TNNLS.2022.3141463 – SNIP 3,306
6. Renner A. Online payload estimation for hydraulically actuated manipulators / A. Renner, H. Wind, O. Sawodny // Mechatronics, Volume 66, April 2020, 102322. – Bibliogr. : pp. 13-14 (51 titles). – DOI: https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2020.102322 – SNIP 3,379
7. Dynamic impact of hydraulic systems using pressure feedback for active damping / M. Cheng, S. Luo, R. Ding, B. Xu, J. Zhang // Applied Mathematical Modelling, Volume 89, Part 1, January 2021, pp. 454-469. – Bibliogr. : p. 468-469 (31 titles). – DOI: https://doi.org/10.1016/j.apm.2020.07.043 – SNIP 1,843
8. Petrovic G. R. Mathematical modelling and virtual decomposition control of heavy-duty parallel-serial hydraulic manipulators / G. R. Petrovic, J. Mattila // Mechanism and Machine Theory, Volume 170, April 2022, 104680. – Bibliogr. : pp. 28-30 (52 titles). – DOI: https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2021.104680 – SNIP 2,294
9. Global energy efficiency improvement of redundant hydraulic manipulator with dynamic programming / S. Zheng, R. Ding, J. Zhang, B. Xu // Energy Conversion and Management, Volume 230, 15 February, 2021, 113762. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.113762 – SNIP 2,369
10. Zhang X. Dual extended state observer-based adaptive dynamic surface control for a hydraulic manipulator with actuator dynamics / X. Zhang, G. Shi // Mechanism and Machine Theory, Volume 169, March, 2022, 104647. – Bibliogr. : (34 titles). – DOI: https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2021.104647 – SNIP 2,294
11. Han J. Trajectory Tracking Control of a Manipulator Based on an Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System / J. Han, F. Wang, C. Sun // Applied Sciences, 2023, 13(2) 1046. – Bibliogr. : pp. 12-13 (28 titles). – DOI: https://doi.org/10.3390/app13021046 – SNIP 1,026
12. Preliminary Experimental Research on the Influence of Counterbalance Valves on the Operation of a Heavy Hydraulic Manipulator during Long-Range Straight-Line Movement / M. J. Lopatka, P. Krogul, A. Rubiec, M. Przybysz // Energies, 2022, 15, 5596. – Bibliogr. : pp. 15-17 (41 titles). DOI: https://doi.org/10.3390/en15155596 – SNIP 1,104
13. Adaptive Fuzzy Back stepping Sliding Mode Control for a 3-DOF Hydraulic Manipulator with Nonlinear Disturbance Observer for Large Payload Variation / H. V. A. Truong, D. T. Tran, X. D. To, K. K. Ahn, M. Jin // Applied Sciences, 2019, 9, 3290. – Bibliogr. : pp. 27-29 (52 titles). – DOI: https://doi.org/10.3390/app9163290 – SNIP 1,026
14. Jensen K. J. Novel Concept for Electro-Hydrostatic Actuators for Motion Control of Hydraulic Manipulators / K. J. Jensen, M. K. Ebbesen, M. R. Hansen // Energies 2021, 14, 6566. – Bibliogr. : pp. 26-27 (29 titles). DOI: https://doi.org/10.3390/en14206566 – SNIP 1,104
15. Valve Deadzone/Backlash Compensation for Lifting Motion Control of Hydraulic Manipulators / L. Li, Z. Lin, Y. Jiang, C. Yu, J. Yao // Machines 2021, 9, 57. – Bibliogr. : pp. 17-18 (29 titles). DOI: https://doi.org/10.3390/machines9030057 – SNIP 1,390
16. Xia Y. Motion Control of a Hydraulic Manipulator with Adaptive Nonlinear Model Compensation and Comparative Experiments / Y. Xia, Y. Nie, Z. Chen, L. Lyu, P. Hu // Machines 2022, 10, 214. – Bibliogr. : pp. 18-19 (34 titles). DOI: https://doi.org/10.3390/machines10030214 – SNIP 1,390
17. A Teleoperation Framework Based on Heterogeneous Matching for Hydraulic Manipulator / S. Zhou, C. Shen, S. Zhu, W. Li, Y. Nie, Z. Chen // Machines 2022, 10, 536. – Bibliogr. : pp. 14-15 (30 titles). DOI: https://doi.org/10.3390/machines10070536 – SNIP 1,390
18. Qian J. Static Deformation-Compensation Method Based on Inclination-Sensor Feedback for Large-Scale Manipulators with Hydraulic Actuation / J. Qian, Q. Su, F. Zhang, Y. Ma, Z. Fang, B. Xu // Processes 2020, 8, 81. – Bibliogr. : pp. 16-18 (49 titles). DOI: https://doi.org/10.3390/pr8010081 – SNIP 0,889
19. Перспективная конструкция полноповоротного механизма колонны гидравлического манипулятора лесовозного автомобиля / В. И. Посметьев, В. О. Никонов, В. В. Посметьев, А. А. Михайлов // Материалы Всероссийской научно-практической конференции Современный лесной комплекс страны : проблемы и тренды развития. Отв. редактор А. А. Платонов. Воронеж, 2022. – С. 57-61. – Библиогр. : с. 60-61 (6 назв.). – DOI: http://doi.org/10.58168/MFCCPTD2022_57-61
20. Posmetev, V. I. Imitating modeling results of a recuperative hydraulic subsystem of the timber truck manipulator / V. I. Posmetev, V. O. Nikonov, V. V. Posmetev // IOP Conf. Series : Earth and Environmental Science 392 (2019) 012038, Forestry 2019 – Pp. 1-8. – Bibliogr. : p. 7-8 (11 titles). – DOI: http://doi.org/10.1088/1755-1315/392/1/012038
21. Nikonov, V. O. Mathematical model of hydromanipulator of forest vehicle with recuperative hydraulic drive / V. O. Nikonov, V. I. Posmetev, V. V. Posmetev // IOP Conf. Series : Earth and Environmental Science 392 (2019) 012039, Forestry 2019 – Pp. 1-8. – Bibliogr. : p. 8 (10 titles). – DOI: http://doi.org/10.1088/1755-1315/392/1/012039