ДИНАМІЧНИЙ АНАЛІЗ СТРІЛИ МАНІПУЛЯТОРА КОМБІНОВАНОГО УСТАТКОВАННЯ ДЛЯ ТРЕЛЮВАННЯ ДЕРЕВИНИ ЗА ДОПОМОГОЮ ФАЗОВИХ ПОРТРЕТІВ

Анотація

У статті представлено результати динамічного аналізу стріли маніпулятора як ключового елемента комбінованого устатковання для трелювання деревини, що працює в умовах змінного технологічного навантаження. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю підвищення надійності та довговічності лісотехнічних машин, які зазнають значних динамічних перевантажень у процесі підтягування колод. Запропоновано математичну модель динаміки стріли маніпулятора комбінованого трелювального устатковання, побудовану на основі рівнянь Лагранжа другого роду з урахуванням пружно-дисипативних властивостей елементів конструкції, інерційних характеристик вантажу та кінематичних особливостей приводу лебідки. Модель охоплює три ступені вільності та враховує взаємодію між стрілою, канатно-привідною системою та вантажем.

Чисельне розв’язання системи нелінійних диференціальних рівнянь другого порядку реалізовано у програмному середовищі Wolfram Mathematica. Особливу увагу приділено побудові та аналізу фазових портретів коливань зведеної маси стріли та вантажу для різних варіантів навантаження (від 5,0 до 20,0 кН). Встановлено, що зі зростанням маси вантажу система переходить від лінійного затухаючого режиму до нелінійного з ознаками квазіперіодичності, асиметрії та втрати регулярності коливань. Виявлено, що при навантаженнях понад 14,0 кН стріла демонструє підвищену чутливість до початкових умов і зовнішніх збурень, що створює ризики втрати керованості та потребує впровадження засобів стабілізації операції.

Отримані результати мають прикладне значення для оптимізації конструктивних параметрів стріли, вибору режимів роботи приводу лебідки та розроблення адаптивних алгоритмів керування. Перспективи подальших досліджень пов’язані з розширенням моделі до просторових коливань, врахуванням гнучкості канатних елементів, змінних характеристик ґрунту та проведенням експериментальної верифікації чисельних результатів. Запропонований підхід може бути використаний у процесі проєктування та модернізації спеціального трелювального устатковання для підвищення його надійності, енергетичної ефективності та ресурсу роботи в умовах реального виробничого середовища.