轮式和三角履带式多功能集材机通过性研究
发布时间：2021-06-10 06:35
机械化生产是林业现代化发展的重要标志,可以提高工作效率、解放劳动力、增加作业文明程度。现代林业生产以林场为基本单位,要求作业设备一机多用,以提高机械使用率。因此,有必要研制一款适应林业现代化发展的多功能集材机。在我国林区,作业地点分散、坡度大、道路崎岖、林内障碍物复杂,对集材设备的通过性有较高要求。对比分析轮式和三角履带式多功能集材机的通过性可以为集材设备的改进升级提供参考,并为集材机的选型以及工人安全高效作业提供真实可靠的依据。本文的主要研究内容包括:①进行林区工况调研,计算并选取多功能集材机的主参数,提出优化改进方案,并使用SolidWorks建立多功能集材机虚拟样机模型。②分析轮式和三角履带式多功能集材机在松软土路和松软雪地运行时,所产生的相关的土壤力学性能参数。通过样机测量,获得影响多功能集材机通过性的几何参数,并分析其发生间隙失效时的极限条件。③首先,使用Matlab对多功能集材机爬坡性能进行理论分析;然后,利用Adams进行运动仿真,并获得整机受力情况;最后,依据理论分析和运动仿真结果,利用样机进行试验。④首先,对多功能集材机越障过程进行力学分析,计算理论参考值;其次,在R...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１作业区调研??
??表２－８部分树种新伐木材密度表??树种名称?密度ｋｇ．ｍ－３?树种名称?密度ｋｇ＇ｍ＿３￣??黄菠萝?７２０?胡桃楸?Ｈ５０￣??杨木?８５０?水曲柳?１２００??红松?８８０?桦木?１２００??冷杉?９１０?榆木?１３００??雪杉?１０００?桉树（３－５?年）?３７０－５１０??桉树（６－８?年）?４５０－６５０?桉树（１２－１５?年）?６５０－９５０??２．２．２额定牵引力??林区进行集材作业时受力分析如图２－２所示。图２－２中：ａ为坡度，根据工作坡度??的调查数据，取ａ?＝?３０°；?％为坡对集材机的支持力；ｑ为集材机重力；为原条重??力；＆为集材机自身产生的摩擦力；巧，为原条所产生的摩擦力。??图２－２集材机受力分析图??集材机行驶所受的阻力为：??原条移动所产生的阻力为：??＝?７＾／＾，土?Ｇ＾ｓｉｎａｒｓｌ＾ｇＣｌ－＾Ｘ／＾．ｃｏｓａｆｔｓｉｎａ）?（２－６）??集材机的牵引力￡需要克服所有阻力［４４］，因此，集材机牵引力为：??Ｆ，?＝?＝?（Ｇｍｉｎ?＋?ｃｏｓ?？?±?ｓｉｎ?〇：）?＋?吵（１?－?ｃｏｓ?ａ？土?ｓｉｎ?ａ）?（２－７）??将相关参数代入公式（２－７），计算可得轮式和三角履带式多功能集材机额定牵引??力分别为?４２．３７ｋＮ、４９．９４ｋＮ。??２．２．３额定功率与速度范围??在机械设计计算中，实际功率等于牵引力与速度的乘积，由于摩擦阻力的存在必然??要有功率损耗，集材机理论功率，为：??ｐｒｙ?、??Ｐ，＝￣＾￣?（２－８）??３．６卩??为使集材机在林区复杂的工况下具有良好的通过性，
合理控制其装载力矩［４５］。根??据与装载机械有关的国家标准和设计要求，额定装载量为：??Ｇ－，ＫｒＧｍｍ?（２－１１）??公式（２－１１）中：心为安全系数，取心＝０．３５。将安全系数与多功能集材机最小??工作质量带入公式（２－１１）中，计算可得轮式和三角履带式多功能集材机额定装载量分??别为：１１５５ｋｇ、１２２５ｋｇ。??根据ＧＢ／Ｔ?１０１７５中定义的安装铲斗和料叉的轮式和履带式装载机额定工作载荷的??确定方法以及防倾翻验证方法，计算多功能集材机满载时的装载高度，力矩分析如图２－??３所示。??ｆｋ?ｎ??Ｑｉｏ?ｎｃ０??＾??一卜－?＞??图２－３力矩分析简图??为保证作业安全，取驾驶员视线最高点作为集材机固定臂高度，且现有装载机械最??大举升角度为４０°，则举升高度为：??Ｈ＝ｋ．ＧＨ．ｌ２．ｔａｎ０＋?（２－１２）??Ｇｚ??公式（２－１２）中：Ａ为稳定系数，取Ａ?＝?０．５；?为后桥负载；／２为有效力矩，轮式??取／２＝２．０ｗ，三角履带式取／２＝２．６ｗ；?／ｚ。为固定臂高度，取／ｚＱ?＝?１．８ｗ；?０为举升角度，??取０?＝?４０°。将相关参数代入公式（２－１２）中，计算可得轮式和三角履带式多功能集材机??在额定装载量下最大举升高度分别为３．００ｍ、３．３６ｍ。??２．３多功能集材机建模与样机试制??２．３．１整机结构尺寸??多功能集材机由前置工作装置、驾驶舱模块、发动机箱模块、集材装置和行走系统??５个模块组成。前置工作装置由前置工作头和工作悬架组成，其主要完成举升、卸载、??清林等工作；驾驶舱主要由座椅和各操作系统组成，是车辆的控制中心；发动机箱主要??包括发动机和减
【参考文献】：
期刊论文
[1]三角履带式集材机的设计与分析[J]. 张广晖,王立海,许明贤,郝泉龄. 林产工业. 2019(09)
[2]三角履带轮式森林消防车设计与分析[J]. 张广晖,许明贤,孟庆凯,王立海. 消防科学与技术. 2019(07)
[3]丰田4驱SUV汽车跨越台阶壕沟能力对比分析[J]. 刘文虎. 甘肃高师学报. 2019(02)
[4]一种三角履带式果园动力底盘的设计与研究[J]. 王锋,杨玲,谢守勇,马杨,张健,段廷亿. 农机化研究. 2019(05)
[5]基于履带式底盘的改进型森林消防车通过性[J]. 孙术发,任春龙,李涛,陈建伟,马文良,储江伟. 农业工程学报. 2018(17)
[6]橡胶履带轮静态接地压力测试与建模[J]. 赵子涵,穆希辉,郭浩亮,吕凯,杜峰坡. 农业工程学报. 2018(03)
[7]三角履带爬壁机器人越障动力学建模与仿真[J]. 王瑞,高荣慧,翟华. 机械设计与制造. 2017(S1)
[8]间伐材伐区用小型抓木机的设计与分析[J]. 杨春梅,赵洪元,宋文龙,朱晓亮,马岩. 林业工程学报. 2017(03)
[9]三角履带轮移动载荷对地面受力响应仿真研究[J]. 张金铮,王琪,金琦淳,张鹏. 计算机仿真. 2016(12)
[10]间伐伐区小型集材机的设计[J]. 战丽,朱晓亮,马岩,任长清,杨春梅,张宽. 林业工程学报. 2016(03)
博士论文
[1]多功能轮式集材机关键参数优选与作业装置设计及试验研究[D]. 杨德岭.东北林业大学 2013
硕士论文
[1]桉树人工林的清林装置设计与研究[D]. 许明贤.东北林业大学 2019
[2]小型山地履带底盘行驶性能仿真分析及试验研究[D]. 张拓.重庆理工大学 2019
[3]山地履带拖拉机坡地转向动态稳定性理论研究[D]. 潘冠廷.西北农林科技大学 2015
[4]集材机可更换三角形履带主参数优选及动力学仿真分析[D]. 侯捷建.东北林业大学 2015
[5]履带车辆差速转向载荷比受软土地面条件影响的实验研究[D]. 王洪涛.东北农业大学 2014
[6]油茶果采摘机三角橡胶履带轮底盘的设计与力学分析[D]. 蔡岗础.中南林业科技大学 2014
[7]基于地面力学的履带式机器人牵引特性研究[D]. 薛福成.哈尔滨工业大学 2013
[8]履带式林木联合采育机越障底盘的研究与设计[D]. 余东威.北京林业大学 2012
[9]东北人工林小型集材拖拉机绞盘机的设计与实验研究[D]. 潘明旭.东北林业大学 2012
[10]微型履带山地拖拉机稳定性能研究[D]. 张战文.西北农林科技大学 2011
本文编号：3221879
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１作业区调研??
??表２－８部分树种新伐木材密度表??树种名称?密度ｋｇ．ｍ－３?树种名称?密度ｋｇ＇ｍ＿３￣??黄菠萝?７２０?胡桃楸?Ｈ５０￣??杨木?８５０?水曲柳?１２００??红松?８８０?桦木?１２００??冷杉?９１０?榆木?１３００??雪杉?１０００?桉树（３－５?年）?３７０－５１０??桉树（６－８?年）?４５０－６５０?桉树（１２－１５?年）?６５０－９５０??２．２．２额定牵引力??林区进行集材作业时受力分析如图２－２所示。图２－２中：ａ为坡度，根据工作坡度??的调查数据，取ａ?＝?３０°；?％为坡对集材机的支持力；ｑ为集材机重力；为原条重??力；＆为集材机自身产生的摩擦力；巧，为原条所产生的摩擦力。??图２－２集材机受力分析图??集材机行驶所受的阻力为：??原条移动所产生的阻力为：??＝?７＾／＾，土?Ｇ＾ｓｉｎａｒｓｌ＾ｇＣｌ－＾Ｘ／＾．ｃｏｓａｆｔｓｉｎａ）?（２－６）??集材机的牵引力￡需要克服所有阻力［４４］，因此，集材机牵引力为：??Ｆ，?＝?＝?（Ｇｍｉｎ?＋?ｃｏｓ?？?±?ｓｉｎ?〇：）?＋?吵（１?－?ｃｏｓ?ａ？土?ｓｉｎ?ａ）?（２－７）??将相关参数代入公式（２－７），计算可得轮式和三角履带式多功能集材机额定牵引??力分别为?４２．３７ｋＮ、４９．９４ｋＮ。??２．２．３额定功率与速度范围??在机械设计计算中，实际功率等于牵引力与速度的乘积，由于摩擦阻力的存在必然??要有功率损耗，集材机理论功率，为：??ｐｒｙ?、??Ｐ，＝￣＾￣?（２－８）??３．６卩??为使集材机在林区复杂的工况下具有良好的通过性，
合理控制其装载力矩［４５］。根??据与装载机械有关的国家标准和设计要求，额定装载量为：??Ｇ－，ＫｒＧｍｍ?（２－１１）??公式（２－１１）中：心为安全系数，取心＝０．３５。将安全系数与多功能集材机最小??工作质量带入公式（２－１１）中，计算可得轮式和三角履带式多功能集材机额定装载量分??别为：１１５５ｋｇ、１２２５ｋｇ。??根据ＧＢ／Ｔ?１０１７５中定义的安装铲斗和料叉的轮式和履带式装载机额定工作载荷的??确定方法以及防倾翻验证方法，计算多功能集材机满载时的装载高度，力矩分析如图２－??３所示。??ｆｋ?ｎ??Ｑｉｏ?ｎｃ０??＾??一卜－?＞??图２－３力矩分析简图??为保证作业安全，取驾驶员视线最高点作为集材机固定臂高度，且现有装载机械最??大举升角度为４０°，则举升高度为：??Ｈ＝ｋ．ＧＨ．ｌ２．ｔａｎ０＋?（２－１２）??Ｇｚ??公式（２－１２）中：Ａ为稳定系数，取Ａ?＝?０．５；?为后桥负载；／２为有效力矩，轮式??取／２＝２．０ｗ，三角履带式取／２＝２．６ｗ；?／ｚ。为固定臂高度，取／ｚＱ?＝?１．８ｗ；?０为举升角度，??取０?＝?４０°。将相关参数代入公式（２－１２）中，计算可得轮式和三角履带式多功能集材机??在额定装载量下最大举升高度分别为３．００ｍ、３．３６ｍ。??２．３多功能集材机建模与样机试制??２．３．１整机结构尺寸??多功能集材机由前置工作装置、驾驶舱模块、发动机箱模块、集材装置和行走系统??５个模块组成。前置工作装置由前置工作头和工作悬架组成，其主要完成举升、卸载、??清林等工作；驾驶舱主要由座椅和各操作系统组成，是车辆的控制中心；发动机箱主要??包括发动机和减
【参考文献】：
期刊论文
[1]三角履带式集材机的设计与分析[J]. 张广晖,王立海,许明贤,郝泉龄. 林产工业. 2019(09)
[2]三角履带轮式森林消防车设计与分析[J]. 张广晖,许明贤,孟庆凯,王立海. 消防科学与技术. 2019(07)
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[9]三角履带轮移动载荷对地面受力响应仿真研究[J]. 张金铮,王琪,金琦淳,张鹏. 计算机仿真. 2016(12)
[10]间伐伐区小型集材机的设计[J]. 战丽,朱晓亮,马岩,任长清,杨春梅,张宽. 林业工程学报. 2016(03)
博士论文
[1]多功能轮式集材机关键参数优选与作业装置设计及试验研究[D]. 杨德岭.东北林业大学 2013
硕士论文
[1]桉树人工林的清林装置设计与研究[D]. 许明贤.东北林业大学 2019
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[3]山地履带拖拉机坡地转向动态稳定性理论研究[D]. 潘冠廷.西北农林科技大学 2015
[4]集材机可更换三角形履带主参数优选及动力学仿真分析[D]. 侯捷建.东北林业大学 2015
[5]履带车辆差速转向载荷比受软土地面条件影响的实验研究[D]. 王洪涛.东北农业大学 2014
[6]油茶果采摘机三角橡胶履带轮底盘的设计与力学分析[D]. 蔡岗础.中南林业科技大学 2014
[7]基于地面力学的履带式机器人牵引特性研究[D]. 薛福成.哈尔滨工业大学 2013
[8]履带式林木联合采育机越障底盘的研究与设计[D]. 余东威.北京林业大学 2012
[9]东北人工林小型集材拖拉机绞盘机的设计与实验研究[D]. 潘明旭.东北林业大学 2012
[10]微型履带山地拖拉机稳定性能研究[D]. 张战文.西北农林科技大学 2011
本文编号：3221879
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