Forestry Engineering Journal Forestry Engineering Journal Лесотехнический журнал 2222-7962 41965 10.34220/issn.2222-7962/2020.4/19 Технологии. Машины и оборудование TECHNOLOGIES. MACHINERY AND EQUIPMENT Технологии. Машины и оборудование SIMULATION MODELING OF RECUPERATIVE SPRING-HYDRAULIC FIFTH-WHEEL COUPLING OF FOREST TRACTOR WITH SADDLE TRAILER ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕКУПЕРАТИВНОГО ПРУЖИННО-ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СЕДЕЛЬНО-СЦЕПНОГО УСТРОЙСТВА ЛЕСОВОЗНОГО ТЯГАЧА С ПОЛУПРИЦЕПОМ Посметьев Валерий Иванович Posmetev Valeriy Ivanovich posmetyev@mail.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Никонов Вадим Олегович Nikonov Vadim Olegovich 8888nike8888@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Посметьев Виктор Валерьевич Posmetev Viktor Valer'evich kafedramehaniza@mail.ru

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 Авдюхин Александр Владимирович Avdyuhin Aleksandr Vladimirovich Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Россия Voronezh State University of Forestry and Technologies Russian Federation Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова» Россия ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова» Russian Federation 10 4 227 242 http://lestehjournal.ru/sites/default/files/journal_pdf/227-242.pdf

Обоснована важность применения лесовозного автомобильного транспорта в технологическом процессе заготовки и вывозки лесоматериалов. Выявлено влияние проявляющихся в процессе эксплуатации лесовозных тягачей с полуприцепами конструктивных недостатков седельно-сцепных устройств на показатели безопасности автопоезда, его устойчивость, производительность, расход топлива. Рассмотрены работы зарубежных авторов, направленные на повышение эффективности использования седельно-сцепных устройств, применяемых в конструкциях тягачей с полуприцепами. Описаны преимущества использования, в лесовозном автопоезде предлагаемого рекуперативного пружинно-гидравлического седельно-сцепного устройства, заключающиеся в обеспечении одновременного повышения надежности автопоезда, рекуперации энергии рабочей жидкости, снижении величины динамических нагрузок, а также обеспечения благоприятных условий труда водителю. На основании разработанной математической и имитационной моделей функционирования лесовозного тягача с полуприцепом, оснащенного предлагаемой конструкцией рекуперативного пружинно-гидравлического седельно-сцепного устройства выполнены компьютерные эксперименты, позволившие получить зависимости влияния внутреннего диаметра гидроцилиндра, жесткости используемых пружин в рекуперативном пружинно-гидравлическом седельно-сцепном устройстве на продольное ускорение полуприцепа и среднее значение рекуперируемой мощности. Выявлено, что оптимальная жесткость пружин рекуперативного пружинно-гидравлического седельно-сцепного устройства, находящаяся в интервале от 150 до 200 кН/м, позволяет достигать значение средней рекуперируемой мощности в интервале от 7 до 8,4 кВт

The importance of using timber road transport in the technological process of harvesting and hauling timber has been substantiated. The influence of the design flaws of fifth-wheel couplings on the safety indicators of the road train, its stability, productivity, and fuel consumption, which are manifested during the operation of timber tractors with semitrailers, has been revealed. The work of foreign authors aimed at improving the efficiency of using fifth-wheel couplings used in the designs of tractors with saddle trailer has been considered. The advantages of using the proposed recuperative spring-hydraulic fifth-wheel coupling device in a timber lorry train have been described. They consist in ensuring a simultaneous increase in the reliability of road train, recuperating energy of the working fluid, reducing the magnitude of dynamic loads, as well as ensuring favorable working conditions for the driver. On the basis of the developed mathematical and simulation functioning models of a timber tractor with a saddle trailer equipped with the proposed design of a recuperative spring-hydraulic fifth wheel coupling, computer experiments have been carried out, which made it possible to obtain the dependence of the influence of the inner diameter of the hydraulic cylinder, the stiffness of the springs used in the recuperative spring-hydraulic fifth wheel coupling on the longitudinal acceleration of the semitrailer and the average value of the recovered power. It was revealed that the optimal spring stiffness of the recuperative spring-hydraulic fifth wheel coupling, which is in the range from 150 to 200 kN/m, makes it possible to achieve the value of the average recovered power in the range from 7 to 8.4 kW

 лесозаготовка вывозка лесоматериалов лесовозный тягач полуприцеп рекуперативное пружинно-гидравлическое седельно-сцепное устройство лесовозная дорога эффективность автопоезда logging timber haulage logging tractor saddle trailer recuperative spring-hydraulic fifth wheel coupling forest road road train efficiency

Посметьев, В. И. Перспективная конструкция рекуперативного седельно-сцепного устройства лесовозного тягача с полуприцепом / В. И. Посметьев, В. О. Никонов, В. В. Посметьев // Лесотехнический журнал. - 2019. - № 3 - С. 180-192. - Библиогр.: с. 180-192 (25 назв.). Posmet'ev, V. I. Perspektivnaya konstrukciya rekuperativnogo sedel'no-scepnogo ustroystva lesovoznogo tyagacha s polupricepom / V. I. Posmet'ev, V. O. Nikonov, V. V. Posmet'ev // Lesotehnicheskiy zhurnal. - 2019. - № 3 - S. 180-192. - Bibliogr.: s. 180-192 (25 nazv.). Никонов, В. О. Анализ конструктивных особенностей седельно-сцепных устройств тягачей с полуприцепами / В. О. Никонов, В. И. Посметьев, Т. Н. Фомин // Воронежский научно-технический вестник. - 2019. - Т. 1, № 1 (27). - С. 20-32. - Библиогр.: с. 20-32 (25 назв.). Nikonov, V. O. Analiz konstruktivnyh osobennostey sedel'no-scepnyh ustroystv tyagachey s polupricepami / V. O. Nikonov, V. I. Posmet'ev, T. N. Fomin // Voronezhskiy nauchno-tehnicheskiy vestnik. - 2019. - T. 1, № 1 (27). - S. 20-32. - Bibliogr.: s. 20-32 (25 nazv.). Никонов, В. О. Анализ условий и оценка эффективности использования лесовозных автомобилей в Российской Федерации на современном этапе ее развития / В. О. Никонов, В. И. Посметьев / Воронежский научно-технический вестник. - 2020. - Т. 2, № 2 (32). - С. 49-73. - Библиогр.: с. 49-73 (27 назв.). Nikonov, V. O. Analiz usloviy i ocenka effektivnosti ispol'zovaniya lesovoznyh avtomobiley v Rossiyskoy Federacii na sovremennom etape ee razvitiya / V. O. Nikonov, V. I. Posmet'ev / Voronezhskiy nauchno-tehnicheskiy vestnik. - 2020. - T. 2, № 2 (32). - S. 49-73. - Bibliogr.: s. 49-73 (27 nazv.). Никонов, В. О. Оценка состояния лесовозных дорог в РФ, используемых для вывозки лесоматериалов автомобильным транспортом / В. О. Никонов, В. И. Посметьев, А. В. Авдюхин / Воронежский научно-технический вестник. - 2020. - Т. 2, № 2 (32). - С. 74-84. - Библиогр.: с. 74-84 (22 назв.). Nikonov, V. O. Ocenka sostoyaniya lesovoznyh dorog v RF, ispol'zuemyh dlya vyvozki lesomaterialov avtomobil'nym transportom / V. O. Nikonov, V. I. Posmet'ev, A. V. Avdyuhin / Voronezhskiy nauchno-tehnicheskiy vestnik. - 2020. - T. 2, № 2 (32). - S. 74-84. - Bibliogr.: s. 74-84 (22 nazv.). Reboh Y. Failure analysis of fifth wheel coupling system / Y Reboh, S. Griza, A. Regyly, T. R. Strohaecker // Engineering Failure Analysis 15 (2008) 332-338. Bibliogr.: 7 p. (10 titles). - DOI 10.1016/j.engfailanal.2007.02.007. Reboh Y. Failure analysis of fifth wheel coupling system / Y Reboh, S. Griza, A. Regyly, T. R. Strohaecker // Engineering Failure Analysis 15 (2008) 332-338. Bibliogr.: 7 p. (10 titles). - DOI 10.1016/j.engfailanal.2007.02.007. Dohlberg E. Influence of the fifth-wheel location on heavy articulated vehicle handling / Eric Dahlberg, Johan P. Wideberg // Proceedings of 8th International Sumposium on Heavy Vehicle Weights and Dimensions, Johannesburg, 14-18 March, 2004 - 10 p. Bibliogr.: 10 p. (9 titles). Dohlberg E. Influence of the fifth-wheel location on heavy articulated vehicle handling / Eric Dahlberg, Johan P. Wideberg // Proceedings of 8th International Sumposium on Heavy Vehicle Weights and Dimensions, Johannesburg, 14-18 March, 2004 - 10 p. Bibliogr.: 10 p. (9 titles). Ogorodnikov V. A. Energy criterion of the reliability of structural elements in vehicles / V. A. Ogorodnikov, N. S. Grechanyuk, A. V. Gubanov // Materials Science, Vol. 53, № 5, March, 2018. - pp. 645-650. Bibliogr.: pp. 650 (12 titles). - DOI 10.1007/s11003-018-0119-x. Ogorodnikov V. A. Energy criterion of the reliability of structural elements in vehicles / V. A. Ogorodnikov, N. S. Grechanyuk, A. V. Gubanov // Materials Science, Vol. 53, № 5, March, 2018. - pp. 645-650. Bibliogr.: pp. 650 (12 titles). - DOI 10.1007/s11003-018-0119-x. Qing Zhang Failure analysis of the fifth wheel couplings utilized in heavy semi-trailer tractors / Qing Zhang, Shuo Wei, Youming Chen // Engineering Failure Analysis 109 (2020) 104352. - 12 p. Bibliogr.: 10 p. (16 titles). - DOI 10.1016/j.engfailanal.2019.104352. Qing Zhang Failure analysis of the fifth wheel couplings utilized in heavy semi-trailer tractors / Qing Zhang, Shuo Wei, Youming Chen // Engineering Failure Analysis 109 (2020) 104352. - 12 p. Bibliogr.: 10 p. (16 titles). - DOI 10.1016/j.engfailanal.2019.104352. Fernandes P. J. L. Examination of a failed fifth wheel coupling / P. J. L. Fernandes // Engineering Failure Analysis, Vol. 5, № 1. pp. 29-33, 1998. Bibliogr.: pp. 29-33. Fernandes P. J. L. Examination of a failed fifth wheel coupling / P. J. L. Fernandes // Engineering Failure Analysis, Vol. 5, № 1. pp. 29-33, 1998. Bibliogr.: pp. 29-33. Scotnikov G. I. Increasing the stability of the articulated lorry at braking by locking the fifth wheel coupling / G. I. Scotnikov, M. M. Jileykin, A. I. Komissarov // IOP Conf. Series : Materials Science and Engineering 315 (2018) 012027. - 17 p. Bibliogr.: 17 p. (6 titles). - DOI 10.1088/1757-899X/315/1/012027. Scotnikov G. I. Increasing the stability of the articulated lorry at braking by locking the fifth wheel coupling / G. I. Scotnikov, M. M. Jileykin, A. I. Komissarov // IOP Conf. Series : Materials Science and Engineering 315 (2018) 012027. - 17 p. Bibliogr.: 17 p. (6 titles). - DOI 10.1088/1757-899X/315/1/012027. Григорьев, Ю. Д. Методы оптимального планирования эксперимента: линейные модели : учебное пособие / Ю. Д. Григорьев. - Санкт-Петербург : Лань, 2015. - 320 с. - Библиогр.: с. 292-304. Grigor'ev, Yu. D. Metody optimal'nogo planirovaniya eksperimenta: lineynye modeli : uchebnoe posobie / Yu. D. Grigor'ev. - Sankt-Peterburg : Lan', 2015. - 320 s. - Bibliogr.: s. 292-304. Косарев, Е. Л. Методы обработки экспериментальных данных : учебное пособие / Е. Л. Косарев. - 2-е изд. - Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2008. - 208 с. Kosarev, E. L. Metody obrabotki eksperimental'nyh dannyh : uchebnoe posobie / E. L. Kosarev. - 2-e izd. - Moskva : FIZMATLIT, 2008. - 208 s. Бочкарев, С. В. Планирование и обработка результатов эксперимента : учебник / С. В. Бочкарев, Т. В. Васильева, А. Л. Галиновский, Д. А. Даденков, В. И. Колпаков, А. М. Костыгов. - Старый Оскол : ТНТ, 2020. - 508 с. - Библиогр.: с. 506-507. Bochkarev, S. V. Planirovanie i obrabotka rezul'tatov eksperimenta : uchebnik / S. V. Bochkarev, T. V. Vasil'eva, A. L. Galinovskiy, D. A. Dadenkov, V. I. Kolpakov, A. M. Kostygov. - Staryy Oskol : TNT, 2020. - 508 s. - Bibliogr.: s. 506-507. Сидняев, Н. И. Теория планирования эксперимента и анализ статистических данных : учебное пособие для магистров / Н. И. Сидняев. - М. : Издательство Юрайт ; ИД Юрайт, 2012. - 399 с. - Библиогр.: с. 396-398. Sidnyaev, N. I. Teoriya planirovaniya eksperimenta i analiz statisticheskih dannyh : uchebnoe posobie dlya magistrov / N. I. Sidnyaev. - M. : Izdatel'stvo Yurayt ; ID Yurayt, 2012. - 399 s. - Bibliogr.: s. 396-398. Советов, Б. Я. Моделирование систем : учеб. для вузов / Б. Я. Советов, С. А. Яковлев. - 3-е изд. перераб. и доп. - М. : Высш. шк., 2001. - 343 с. - Библиогр.: с. 340-341. Sovetov, B. Ya. Modelirovanie sistem : ucheb. dlya vuzov / B. Ya. Sovetov, S. A. Yakovlev. - 3-e izd. pererab. i dop. - M. : Vyssh. shk., 2001. - 343 s. - Bibliogr.: s. 340-341. Комлацкий, В. И. Планирование и организация научных исследований : учебное пособие / В. И. Комлацкий, С. В. Логинов, Г. В. Комлацкий. - Ростов-на-Дону : Феникс, 2014. - 208 с. - Библиогр.: с. 202-207. Komlackiy, V. I. Planirovanie i organizaciya nauchnyh issledovaniy : uchebnoe posobie / V. I. Komlackiy, S. V. Loginov, G. V. Komlackiy. - Rostov-na-Donu : Feniks, 2014. - 208 s. - Bibliogr.: s. 202-207. Измаилов, А. Ф. Численные методы оптимизации : учебное пособие / А. Ф. Измаилов, М. В. Солодов. - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2005. - 304 с. - Библиогр.: с. 294-296. Izmailov, A. F. Chislennye metody optimizacii : uchebnoe posobie / A. F. Izmailov, M. V. Solodov. - M. : FIZMATLIT, 2005. - 304 s. - Bibliogr.: s. 294-296. Моргунов, А. П. Планирование и анализ результатов эксперимента : учебное пособие / А. П. Моргунов, И. В. Ревина ; Минобрнауки России, Омские гос. техн. ун-т. - Омск : Издательство ОмГТУ, 2014. - 347 с. - Библиогр.: с. 334-336. Morgunov, A. P. Planirovanie i analiz rezul'tatov eksperimenta : uchebnoe posobie / A. P. Morgunov, I. V. Revina ; Minobrnauki Rossii, Omskie gos. tehn. un-t. - Omsk : Izdatel'stvo OmGTU, 2014. - 347 s. - Bibliogr.: s. 334-336. Гребенникова, И. В. Методы математической обработки экспериментальных данных : учебно-методическое пособие / И. В. Гребенникова. - Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2015. - 124 с. - Библиогр.: с. 117. Grebennikova, I. V. Metody matematicheskoy obrabotki eksperimental'nyh dannyh : uchebno-metodicheskoe posobie / I. V. Grebennikova. - Ekaterinburg : Izd-vo Ural. un-ta, 2015. - 124 s. - Bibliogr.: s. 117. Пантелеев, А. В. Методы оптимизации в примерах и задачах : учебное пособие / А. В. Пантелеев, Т. А. Летова. - 2-е изд., испр., - М. : Высш. шк., 2005. - 544 с. - Библиогр.: с. 543-544. Panteleev, A. V. Metody optimizacii v primerah i zadachah : uchebnoe posobie / A. V. Panteleev, T. A. Letova. - 2-e izd., ispr., - M. : Vyssh. shk., 2005. - 544 s. - Bibliogr.: s. 543-544.