169300, г. Ухта, ул. Первомайская , 13
Михитаров Александр Рафаилович – старший преподаватель кафедры механики.
13, Pervomayskaya Str., Ukhta 169300
Alexander R. Mikhitarov - Senior lecturer of the Department of Mechanics
169300, г. Ухта, ул. Первомайская , 13
Савич Василий Леонидович – кандидат технических наук, доцент кафедры механики
13, Pervomayskaya Str., Ukhta 169300
Vasiliy L. Savich – Cand. Sci. (Technical), Assoc. Prof., Department of Mechanics
169300, г. Ухта, ул. Первомайская , 13
Хегай Валерий Константинович – доктор технических наук, доцент, профессор кафедры механики.
13, Pervomayskaya Str., Ukhta 169300
Valery K. Khegai - Dr.Sci. (Technical), Assoc. Prof., Prof., Department of Mechanics.
Цель. После лесосечных работ в лесу остаются пни, которые выкорчевываются специальными машинами при проведении лесохозяйственных работ, то есть, для корчевки пней приходится вторично «загонять» на лесные делянки тяжелую технику, разрушая повторно почвенную среду и подрост, что приводит не только к эрозии почвы, но и не малым финансовым затратам. Несомненный интерес представляют машины, которые будут совмещать операции рубки (валки) леса и корчевки пней, то есть, выкорчевывать деревья вместе с корнями. Как показали исследования, основными недостатками применения такой технологии «стандартными» лесосечными или лесохозяйственными машинами являются их избыточная нагруженность и энергоемкость. Одним из направлений устранения этих недостатков является применение вибрации.
Метод. В статье рассматриваются вопросы эффективности применения вибрации, в частности, крутильных колебаний, при корчевании деревьев вместе с корнями. Для решения задачи разработана математическая модель системы «машина - дерево – почвенно-корневая система», учитывающая взаимное влияние динамических характеристик технологического оборудования машины, дерева и почвенно-корневой системы, позволяющая методом (путем) анализа амплитудно-частотных характеристик заданной системы выбрать рациональный (оптимальный) диапазон частот работы вибрационной техники. Для реализации метода анализа амплитудно-частотных характеристик механической системы использовалось уравнение Лагранжа второго рода.
Результат. На основе математической модели системы «машина – дерево – почвенно-корневая система (ПКС)» и анализа амплитудно-частотных характеристик заданной системы определяется рациональный диапазон частот работы вибрационной техники. Работа вибрационной техники в заданном диапазоне частот, как показал анализ, позволяет значительно снизить динамическую нагруженность машины и в то же время создать условия для эффективного разрушения почвенно-корневой системы.
Вывод. Предложенная методика позволяет для каждого расчетного дерева в зависимости от типа почвы и базовой машины найти рациональные значения частотной характеристики вибрационной техники.
Objectives Following logging operations, tree stumps remain in the site of the former forest.While these may be uprooted by special machines in the course of forestry operations, the use of heavy forestry machines operated repeatedly on the forest sites not only lead to soil erosion, but also to considerable financial expense. Consequently, the development of machines combining cutting (logging) and uprooting operations – that is, uprooting the trees along with their roots – are of a great interest. As research has shown, the main disadvantages of the use of such technology by “conventional” logging or forestry machines are their excessive loading and energy intensity. The aim of the research is to investigate means of eliminating these drawbacks by using vibration.
Methods The article deals with theproblem of ensuring the effectiveness of the vibration application – in particular, torsional vibrations, used to stub trees together with their roots. To solve this problem, a mathematical model of the “machine-tree-soil-root system” system was developed, which takes into account the mutual influence of the dynamic characteristics of the machine’s technological equipment and tree and soil-root system, which allows a rational (optimal) frequency range of vibration equipment to be selected by analysing the amplitude-frequency characteristics of a given system. To analyse the amplitude-frequency characteristics of a mechanical system, the Euler-Lagrange equationswere used.
Results Based on the mathematical model of the “machine-tree-soil-root system (SRS)” system and an analysis of the amplitude-frequency characteristics of a given system, a rational range of vibration frequencies was determined. As shown by analysis, the work of vibrational equipment in a given frequency range can significantly reduce the dynamic loading of the machine and at the same time create appropriate conditions for the effective destruction of the soil-root system.
Conclusion The proposed method allows the rational values of the frequency characteristic of vibration equipment for each calculated tree to be found depending on the soil type and the basic machine.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.