集材機(jī)可更換三角形履帶主參數(shù)優(yōu)選及動(dòng)力學(xué)仿真分析.pdf

1、我國自1998年開始施行天然林保護(hù)工程，采伐量逐年減少，集材機(jī)械的使用頻率也隨之下降，導(dǎo)致原有的集材機(jī)械如J-50、J-80開始逐漸被荒廢，畜力集材成為主要集材方式。目前，隨著南方人工林大面積成熟，林區(qū)勞動(dòng)力成本不斷提升，加之畜力集材方式面臨著成本高、效率低等諸多問題，有必要研制一種新型高效環(huán)保的多功能集材機(jī)械。
　　可更換三角形履帶行動(dòng)裝置作為一種新興技術(shù)，已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用。該技術(shù)較輪式行動(dòng)裝置具有更高的通過性能，特別是對(duì)

2、于林區(qū)復(fù)雜的路面條件更能顯示其特有優(yōu)勢(shì)。因此將其應(yīng)用于多功能集材機(jī)上能夠有效提高集材機(jī)的動(dòng)力學(xué)性能。
　　主要研究內(nèi)容包括:①主參數(shù)選擇研究。通過伐區(qū)實(shí)驗(yàn)調(diào)查數(shù)據(jù)，相關(guān)力學(xué)模型的分析結(jié)果并結(jié)合集材機(jī)工作要求，對(duì)多功能集材機(jī)各項(xiàng)主參數(shù)進(jìn)行選擇研究。②虛擬樣機(jī)模型的建立。采用Solidworks和RecurDyn軟件對(duì)多功能集材機(jī)進(jìn)行建模，從而建立多功能集材機(jī)虛擬樣機(jī)模型。③直行工況仿真分析。對(duì)不同預(yù)張緊力、不同路面條件、裝車工況和集

3、材工況等影響集材機(jī)直行工況的指標(biāo)進(jìn)行仿真分析。④轉(zhuǎn)向性能仿真分析。對(duì)不同預(yù)張緊力、不同速度、不同加速度、不同路面條件、不同斜坡坡度、裝車工況和集材工況等影響集材機(jī)轉(zhuǎn)向性能的指標(biāo)進(jìn)行仿真分析。⑤通過性能仿真分析。對(duì)不同預(yù)張緊力和不同速度等影響集材機(jī)通過性能的指標(biāo)進(jìn)行仿真分析。確定集材機(jī)在空載、裝車和集材三種工況下所能跨越的最大壕溝寬度和能夠攀越的最大垂直壁高度。
　　研究結(jié)果表明，直行工況下合適的履帶預(yù)張緊力為19.2kN（車重40

4、％）。軟地面較硬地面附著系數(shù)大，直行時(shí)運(yùn)行阻力大，操縱穩(wěn)定性差，但制動(dòng)效果變好。裝車工況下直行加速困難，車輛振動(dòng)較大，但勻速狀態(tài)下運(yùn)行較平穩(wěn)且減速制動(dòng)能力增強(qiáng)。集材工況下加速和減速車輛振動(dòng)劇烈，但勻速狀態(tài)各項(xiàng)動(dòng)力學(xué)指標(biāo)波動(dòng)幅度較小，車輛運(yùn)行平穩(wěn)。
　　多功能集材機(jī)虛擬樣機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)合適的履帶預(yù)張緊力為19.2kN（車重40％），合適的轉(zhuǎn)向速度為中速（14rad/s）。不同加速度狀態(tài)對(duì)轉(zhuǎn)向性能影響很小。轉(zhuǎn)向角度越大車輛轉(zhuǎn)向越容易但同時(shí)車

5、輛振動(dòng)越大。軟地面轉(zhuǎn)向時(shí)較硬地面穩(wěn)定性差，更易發(fā)生脫輪、斷鏈的危險(xiǎn)，但是由于軟地面附著系數(shù)較大且吸振，集材機(jī)運(yùn)行仍較平穩(wěn)。多功能集材機(jī)爬坡角度設(shè)置為25°以內(nèi)比較合理。裝車工況下轉(zhuǎn)向時(shí)，集材機(jī)啟動(dòng)穩(wěn)定性變差，動(dòng)力性能下降。集材工況下轉(zhuǎn)向時(shí)，各項(xiàng)動(dòng)力學(xué)指標(biāo)波動(dòng)幅度均較空載時(shí)大，但是最大波動(dòng)幅度均在允許范圍內(nèi)，集材機(jī)能夠順利轉(zhuǎn)向，未發(fā)生側(cè)翻的危險(xiǎn)。
　　多功能集材機(jī)虛擬樣機(jī)跨越壕溝時(shí)合適的履帶預(yù)張緊力為24kN（車重50％）?？缭胶緶?/p>

6、過程中，車輛速度不宜過低，適當(dāng)?shù)靥岣咚俣扔兄诩臋C(jī)跨越更寬的壕溝，但速度越大對(duì)履帶性能要求也越高。多功能集材機(jī)空載時(shí)跨越的壕溝寬度不應(yīng)超過900mm，裝車時(shí)不應(yīng)超過800mm，集材時(shí)不應(yīng)超過1100mm。
　　多功能集材機(jī)虛擬樣機(jī)攀越垂直壁時(shí)最大速度不宜超過14rad/s，合適的速度為10rad/s，在該速度下，合適的履帶預(yù)張緊力為19.2kN（車重40％）。多功能集材機(jī)空載時(shí)攀越垂直壁的高度不應(yīng)超過600mm，裝車時(shí)不應(yīng)超過4