Forestry Engineering Journal Forestry Engineering Journal Лесотехнический журнал 2222-7962 73967 10.34220/issn.2222-7962/2023.4/6 Технологии. Машины и оборудование TECHNOLOGIES. MACHINERY AND EQUIPMENT Технологии. Машины и оборудование The simulation modeling of the operation of a recuperative pneumohydraulic drawbar of a road train coupling device with a self-pulling function Имитационное моделирование работы рекуперативного пневмогидравлического дышла сцепного устройства автопоезда с функцией самовытаскивания Никонов Вадим Олегович Nikonov Vadim Olegovich 8888nike8888@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Посметьев Валерий Иванович Posmetev Valeriy Ivanovich posmetyev@mail.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Сизьмин Игорь Валерьевич Siz'min Igor Valer'evich igorsizmin96@gmail.com Посметьев Виктор Валерьевич Posmetev Viktor Valer'evich kafedramehaniza@mail.ru

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 Зеликов Владимир Анатольевич Zelikov V. A. zelikov-vrn@mail.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Мозговой Николай Васильевич Mozgovoy Nikolay Vasil'evich nv_moz@mail.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Колодий Петр Владимирович Kolodiy Petr Vladimirovich pkolody@mail.ru

кандидат сельскохозяйственных наук;

candidate of agricultural sciences;

 Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov 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 Россия Voronezh State University of Forestry and Technologies Russian Federation Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова RU FSBE Institution of Higher Education Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov RU Воронежский государственный технический университет Voronezh State Technical University Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины Francisk Skorina Gomel State University 12 02 2024 12 02 2024 13 4 92 113 21 09 2023 21 11 2023 http://lestehjournal.ru/en/journal/2023/no-4-52-ch-1/simulation-modeling-operation-recuperative-pneumohydraulic-drawbar-road

Выявлены наиболее значимые факторы, от которых зависит изменение транспортных расходов, затрачиваемых лесозаготовительными предприятиями на процесс доставки лесоматериалов потребителям лесовозным автомобильным транспортом. Для сокращения таких расходов, предложена перспективная конструкция дышла сцепного устройства лесовозного автопоезда, обеспечивающая эффект самовытаскивания автопоезда, генерирование и накопление энергии рабочей жидкости, с последующим ее использованием в технологическом гидравлическом оборудовании. Для имитационного моделирования движения лесовозного автопоезда, оснащенного предлагаемым дышлом сцепного устройства и работы дышла отдельно в режимах самовытаскивания, рекуперации и демпфирования динамических нагрузок разработаны две компьютерные программы. Установлено, что с увеличением глубины неровностей затрудняется самовытаскивание лесовозного автопоезда, что приводит к ухудшению показателей эффективности процесса самовытаскивания. Однако при средней глубине неровностей опорной поверхности менее 0,3 м показатели эффективности процесса самовытаскивания составляют приемлемые величины: скорость самовытаскивания более 0,22 м/с, величина перемещения за цикл удлинения-сокращения дышла сцепного устройства менее 0,12 м, потребляемая пневмогидравлическим дышлом сцепного устройства мощность менее 1,9 кВт. При очень сложных дорожных условиях – средней глубине неровностей от 0,3 до 0,5 м – самовытаскивание лесовозного автопоезда происходит, но показатели эффективности снижаются: скорость самовытаскивания снижается до 0,16 м/с, перемещение увеличивается до 0,17 м, потребляемая мощность увеличивается до 3,1 кВт. Выявлено, что при изменении в широких пределах коэффициента вязкого трения колес лесовозного автопоезда об опорную поверхность лесовозной дороги, рекуперативное пневмогидравлическое дышло сцепного устройства обеспечивает достаточно эффективное самовытаскивание со скоростью самовытаскивания от 0,17 до 2,3 м/с, величиной перемещения (отката) от 0,09 до 0,16 м, потребляемой мощностью от 1,5 до 2,2 кВт.

Based on the conducted exploratory research, the most significant factors were identified on which the change in transport costs spent by logging enterprises on the process of delivering timber to consumers by logging trucks depends. To reduce such costs, a promising design of the drawbar of the coupling device of a timber road train has been proposed, providing the effect of self-pulling of the road train, generating and storing the energy of the working fluid, with its subsequent use in technological hydraulic equipment. To simulate the movement of a timber road train equipped with the proposed drawbar of the coupling device and the operation of the drawbar separately in the modes of self-pulling, recovery and damping of dynamic loads, two computer programs have been developed. It has been established that with an increase in the depth of irregularities, self-pulling of a timber road train becomes more difficult, which leads to a deterioration in the efficiency of the self-pulling process. However, with an average depth of unevenness of the supporting surface of less than 0.3 m, the efficiency indicators of the self-retracting process are acceptable values: the self-retracting speed is more than 0.22 m/s, the amount of displacement per extension-reduction cycle of the drawbar of the coupling device is less than 0.12 m, consumed by the pneumohydraulic drawbar of the coupling device power less than 1.9 kW. Under very difficult road conditions – the average depth of irregularities is from 0.3 to 0.5 m – the self-pulling of the timber road train occurs, but the efficiency indicators decrease: the self-pulling speed decreases to 0.16 m/s, the movement increases to 0.17 m, power consumption increases to 3.1 kW. It was revealed that when the coefficient of viscous friction of the wheels of a logging road train against the supporting surface of a logging road changes over a wide range, the recuperative pneumohydraulic drawbar of the coupling device provides a fairly effective self-pulling with a self-pulling speed from 0.17 to 2.3 m/s, a displacement (rollback) value from 0.09 to 0.16 m, power consumption from 1.5 to 2.2 kW.

 лесовозный автопоезд эффективность самовытаскивания имитационное моделирование глубина неровностей лесовозной дороги транспортные издержки потребляемая мощность рекуперация энергии коэффициент вязкого трения дышло сцепного устройства logging road train self-pulling efficiency simulation modeling depth of logging road roughness transportation costs power consumption energy recovery viscous friction coefficient drawbar исследование проведено при поддержке локального гранта ФГБОУ ВО ВГЛТУ the research supported by a local grant from the FSBEI HE VSUFT

Никонов, В. О. Оптимизация конструктивных параметров рекуперативного сцепного устройства, установленного в лесовозном автомобиле с прицепом / В. О. Никонов, В. И. Посметьев, В. А. Зеликов, В. В. Посметьев, А. С. Чуйков // Лесотехнический журнал. - 2023. - Т. 13. - № 1 (49). - С. 162-179. - Библиогр. : с. 176-178 (20 назв.). - DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2023.1/11 Nikonov, V. O. Optimizaciya konstruktivnyh parametrov rekuperativnogo scepnogo ustroystva, ustanovlennogo v lesovoznom avtomobile s pricepom / V. O. Nikonov, V. I. Posmet'ev, V. A. Zelikov, V. V. Posmet'ev, A. S. Chuykov // Lesotehnicheskiy zhurnal. - 2023. - T. 13. - № 1 (49). - S. 162-179. - Bibliogr. : s. 176-178 (20 nazv.). - DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2023.1/11 Matijosius J. Research Determining the Priority Order of Forces Acting on a Vehicle Transporting Logs / J. Matijosius, K. Ciziuniene, J. Liebuviene, E. Sokolovskij // Appl. Sci. 2023, 13, 6174. - Bibliogr. : pp. 13-15 (43 titles). - DOI: https://doi.org/10.3390/app13106174 Matijosius J. Research Determining the Priority Order of Forces Acting on a Vehicle Transporting Logs / J. Matijosius, K. Ciziuniene, J. Liebuviene, E. Sokolovskij // Appl. Sci. 2023, 13, 6174. - Bibliogr. : pp. 13-15 (43 titles). - DOI: https://doi.org/10.3390/app13106174 Li H. A Fast Instance Segmentation Technique for Log End Faces Based on Metric Learning / H. Li, J. Liu, D. Wang // Forests 2023, 14, 795. - Bibliogr. : pp. 12-13 (30 titles). - DOI: https://doi.org/10.3390/f14040795 Li H. A Fast Instance Segmentation Technique for Log End Faces Based on Metric Learning / H. Li, J. Liu, D. Wang // Forests 2023, 14, 795. - Bibliogr. : pp. 12-13 (30 titles). - DOI: https://doi.org/10.3390/f14040795 Moskalik T. Methods of Wood Volume Determining and Its Implications for Forest Transport / T. Moskalik, L. Temendorf, J. V. D. Saar, G. Trzcinski // Sensors 2022, 22, 6028. - Bibliogr. : pp. 14-17 (67 titles). - DOI: https://doi.org/10.3390/s22166028 Moskalik T. Methods of Wood Volume Determining and Its Implications for Forest Transport / T. Moskalik, L. Temendorf, J. V. D. Saar, G. Trzcinski // Sensors 2022, 22, 6028. - Bibliogr. : pp. 14-17 (67 titles). - DOI: https://doi.org/10.3390/s22166028 Akay A. E. Integrated Planning of Timber Extraction and Hauling Activities by using Network 2000 Program / A. E. Akay, N. Sesen // Eur J Forest Eng 2021, 7(2) : 77-91. - Bibliogr. : pp. 91 (10 titles). - DOI: https://doi.org/10.33904/ejfe.1038669 Akay A. E. Integrated Planning of Timber Extraction and Hauling Activities by using Network 2000 Program / A. E. Akay, N. Sesen // Eur J Forest Eng 2021, 7(2) : 77-91. - Bibliogr. : pp. 91 (10 titles). - DOI: https://doi.org/10.33904/ejfe.1038669 Zemanek T. Operating Characteristics of a Timber Trailer with a Hybrid Drive / T. Zemanek, P. Prochazka, I. Pazdera, J. Neruda, V. Mergl, O. Vitek, R. Ulrich, L. Stanek // Forests 2022, 13, 1317. - Bibliogr. : pp. 14-15 (26 titles). - DOI: https://doi.org/ 10.3390/f13081317 Zemanek T. Operating Characteristics of a Timber Trailer with a Hybrid Drive / T. Zemanek, P. Prochazka, I. Pazdera, J. Neruda, V. Mergl, O. Vitek, R. Ulrich, L. Stanek // Forests 2022, 13, 1317. - Bibliogr. : pp. 14-15 (26 titles). - DOI: https://doi.org/ 10.3390/f13081317 Skvor P. The Effect of Different Road Types on Timber Truck Drivers by Assessing the Load Environment of Drivers by Monitoring Changes in Muscle Tension / P. Skvor, M. Jankovsky, P. Natov, J. Dvorak, K. Zlatushka // Forests 2022, 13, 1565. - Bibliogr. : pp. 15-17 (55 titles). - DOI: https://doi.org/10.3390/f13101565 Skvor P. The Effect of Different Road Types on Timber Truck Drivers by Assessing the Load Environment of Drivers by Monitoring Changes in Muscle Tension / P. Skvor, M. Jankovsky, P. Natov, J. Dvorak, K. Zlatushka // Forests 2022, 13, 1565. - Bibliogr. : pp. 15-17 (55 titles). - DOI: https://doi.org/10.3390/f13101565 Karha K. Fuel consumption of a high-capacity transport (HCT) vehicle combination for industrial roundwood hauling: a case study of laden timber truck combinations in Finland / K. Karha, E. Kortelainen, A. Karjalainen, H. Haavikko, T. Palander // International Journal of Forest Engineering 2023, Vol. 34, Issue 2, 10 p. - Bibliogr. : pp. 9-10 (55 titles). - DOI: https://doi.org/10.1080/14942119.2022.2163871 Karha K. Fuel consumption of a high-capacity transport (HCT) vehicle combination for industrial roundwood hauling: a case study of laden timber truck combinations in Finland / K. Karha, E. Kortelainen, A. Karjalainen, H. Haavikko, T. Palander // International Journal of Forest Engineering 2023, Vol. 34, Issue 2, 10 p. - Bibliogr. : pp. 9-10 (55 titles). - DOI: https://doi.org/10.1080/14942119.2022.2163871 Andini S. The Effect of Road Conditions on Acacia mangium Timber Hauling Performance / S. Andini // Jurnal Ilmu Kehutanan 2023, Vol. 17 № 1 pp. 45-55. - Bibliogr. : pp. 54-55 (40 titles). - DOI: https://doi.org/10.22146/jik.v17i1.5288 Andini S. The Effect of Road Conditions on Acacia mangium Timber Hauling Performance / S. Andini // Jurnal Ilmu Kehutanan 2023, Vol. 17 № 1 pp. 45-55. - Bibliogr. : pp. 54-55 (40 titles). - DOI: https://doi.org/10.22146/jik.v17i1.5288 Trzcinski G. Axle Load of Round Wood Transport Vehicles in Relation to Wood Assortment / G. Trzcinski, L. Tymendorf // Environ. Sci. Proc. 2022, 22, 12. - DOI: https://doi.org/10.3390/IECF2022-13043 Trzcinski G. Axle Load of Round Wood Transport Vehicles in Relation to Wood Assortment / G. Trzcinski, L. Tymendorf // Environ. Sci. Proc. 2022, 22, 12. - DOI: https://doi.org/10.3390/IECF2022-13043 Smidt M. F. The Potential for Effective Training of Logging Truck Drivers / M. F. Smidt, D. Mitchell, K. K. Logan // Journal of Agricultural Safety and Health, 2021 27 (1) : 29-41. - Bibliogr. : pp. 37-41 (90 titles). - DOI: https://doi.org/10.13031/jash.14084 Smidt M. F. The Potential for Effective Training of Logging Truck Drivers / M. F. Smidt, D. Mitchell, K. K. Logan // Journal of Agricultural Safety and Health, 2021 27 (1) : 29-41. - Bibliogr. : pp. 37-41 (90 titles). - DOI: https://doi.org/10.13031/jash.14084 Du X. Analysis of Operating Safety of Tractor-Trailer under Crosswind in Cold Mountainous Areas / X. Du, G. Wang // Appl. Sci. 2022, 12, 12755. - Bibliogr. : pp. 16-17 (29 titles). - DOI: https://doi.org/10.3390/app122412755 Du X. Analysis of Operating Safety of Tractor-Trailer under Crosswind in Cold Mountainous Areas / X. Du, G. Wang // Appl. Sci. 2022, 12, 12755. - Bibliogr. : pp. 16-17 (29 titles). - DOI: https://doi.org/10.3390/app122412755 Audy J.-F. Planning methods and decision support systems in vehicle routing problems for timber transportation: a review / J.-F. Audy, M. Ronnqvist, S. D. Amors, A.-D. Yahiaoui // International Journal of Forest Engineering, 2023, Vol. 34, № 2, 143-167. - Bibliogr. : pp. 160-163 (122 titles). - DOI: https://doi.org/10.1080/14942119.2022.2142367 Audy J.-F. Planning methods and decision support systems in vehicle routing problems for timber transportation: a review / J.-F. Audy, M. Ronnqvist, S. D. Amors, A.-D. Yahiaoui // International Journal of Forest Engineering, 2023, Vol. 34, № 2, 143-167. - Bibliogr. : pp. 160-163 (122 titles). - DOI: https://doi.org/10.1080/14942119.2022.2142367 Anttila P. Effect of vehicle properties and driving environment on fuel consumption and CO2 emissions of timber trucking based on data from fleet management system / P. Anttila, T. Nummelin, K. Vaatainen, J. Laitila, J. Ala-Ilomaki, A. Kilpelainen // Transportation Research Interdisciplinary Perspectives 15 (2022) 100671. - Bibliogr. : pp. 15 (32 titles). - DOI: https://doi.org/10.1016/j.trip.2022.100671 Anttila P. Effect of vehicle properties and driving environment on fuel consumption and CO2 emissions of timber trucking based on data from fleet management system / P. Anttila, T. Nummelin, K. Vaatainen, J. Laitila, J. Ala-Ilomaki, A. Kilpelainen // Transportation Research Interdisciplinary Perspectives 15 (2022) 100671. - Bibliogr. : pp. 15 (32 titles). - DOI: https://doi.org/10.1016/j.trip.2022.100671 Liimatainen H. Impacts of increasing maximum truck weight - case Finland / H. Liimatainen, M. Pollanen, L. Nykanen // Liimatainen et al. European Transport Research Review (2020) 12 : 14. - Bibliogr. : pp. 11-12 (43 titles). - DOI: https://doi.org/10.1186/s12544-020-00403-z Liimatainen H. Impacts of increasing maximum truck weight - case Finland / H. Liimatainen, M. Pollanen, L. Nykanen // Liimatainen et al. European Transport Research Review (2020) 12 : 14. - Bibliogr. : pp. 11-12 (43 titles). - DOI: https://doi.org/10.1186/s12544-020-00403-z Katreddi S. Trip Based Modeling of Fuel Consumption in Modern Heavy-Duty Vehicles Using Artificial Intelligence / S. Katreddi, A. Thiruvengadam // Energies 2021, 14, 8592. - Bibliogr. : pp. 10-12 (46 titles). - DOI: https://doi.org/10.3390/en14248592 Katreddi S. Trip Based Modeling of Fuel Consumption in Modern Heavy-Duty Vehicles Using Artificial Intelligence / S. Katreddi, A. Thiruvengadam // Energies 2021, 14, 8592. - Bibliogr. : pp. 10-12 (46 titles). - DOI: https://doi.org/10.3390/en14248592 Посметьев, В. И. Компьютерное моделирование рекуперативного тягово-сцепного устройства лесовозного автомобиля с прицепом / В. И. Посметьев, В. О. Никонов, В. В. Посметьев // Лесной журнал. 2019, № 4. - С. 108-123. - Библиогр. : с. 120-123 (20 назв.). - DOI: http://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2019.4.108 Posmet'ev, V. I. Komp'yuternoe modelirovanie rekuperativnogo tyagovo-scepnogo ustroystva lesovoznogo avtomobilya s pricepom / V. I. Posmet'ev, V. O. Nikonov, V. V. Posmet'ev // Lesnoy zhurnal. 2019, № 4. - S. 108-123. - Bibliogr. : s. 120-123 (20 nazv.). - DOI: http://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2019.4.108 Патент № 2784227 Российская Федерация, МПК B60D 1/14. Рекуперативное пневмогидравлическое дышло сцепного устройства автопоезда с функцией самовытаскивания : № 2022124514 : заявл. 16.09.2022 : опубл. 23.11.2022 / В. И. Посметьев, В. О. Никонов, В. В. Посметьев, И. В. Сизьмин ; заявитель ФГБОУ ВО ВГЛТУ имени Г. Ф. Морозова. Patent № 2784227 Rossiyskaya Federaciya, MPK B60D 1/14. Rekuperativnoe pnevmogidravlicheskoe dyshlo scepnogo ustroystva avtopoezda s funkciey samovytaskivaniya : № 2022124514 : zayavl. 16.09.2022 : opubl. 23.11.2022 / V. I. Posmet'ev, V. O. Nikonov, V. V. Posmet'ev, I. V. Siz'min ; zayavitel' FGBOU VO VGLTU imeni G. F. Morozova. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023618813 Российская Федерация. Программа для моделирования работы рекуперативного пневмогидравлического дышла сцепного устройства автопоезда с функцией самовытаскивания : № 2023618040 : заявл. 29.04.2023 : опубл. 29.04.2023 / В. И. Посметьев, В. О. Никонов, И. В. Сизьмин, В. В. Посметьев ; заявитель ФГБОУ ВО ВГЛТУ имени Г. Ф. Морозова. Svidetel'stvo o gosudarstvennoy registracii programmy dlya EVM № 2023618813 Rossiyskaya Federaciya. Programma dlya modelirovaniya raboty rekuperativnogo pnevmogidravlicheskogo dyshla scepnogo ustroystva avtopoezda s funkciey samovytaskivaniya : № 2023618040 : zayavl. 29.04.2023 : opubl. 29.04.2023 / V. I. Posmet'ev, V. O. Nikonov, I. V. Siz'min, V. V. Posmet'ev ; zayavitel' FGBOU VO VGLTU imeni G. F. Morozova. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023618814 Российская Федерация. Программа для моделирования движения автопоезда с функцией самовытаскивания : № 2023618041 : заявл. 29.04.2023 : опубл. 29.04.2023 / В. И. Посметьев, В. О. Никонов, И. В. Сизьмин, В. В. Посметьев ; заявитель ФГБОУ ВО ВГЛТУ имени Г. Ф. Морозова. Svidetel'stvo o gosudarstvennoy registracii programmy dlya EVM № 2023618814 Rossiyskaya Federaciya. Programma dlya modelirovaniya dvizheniya avtopoezda s funkciey samovytaskivaniya : № 2023618041 : zayavl. 29.04.2023 : opubl. 29.04.2023 / V. I. Posmet'ev, V. O. Nikonov, I. V. Siz'min, V. V. Posmet'ev ; zayavitel' FGBOU VO VGLTU imeni G. F. Morozova.