К ВОПРОСУ ОПТИМИЗАЦИИ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВИБРОКОРЧЕВАЛЬНОЙ МАШИНЫ

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.

1. Албяков, М.П. Справочник механизатора лесного хозяйства[Текст] /М.П. Албяков, Г.П. Ильин, Г.Б. Климов и др. – изд. 2-е, доп. и перераб.- М.: Лесная пром-сть, 1977 г. - 296 с.

2. Шегельман, И.Р. Исследование процесса механизированной заготовки пневой древесины[Текст]:дис. ... канд. техн. наук / И.Р. Шегельман, Петрозаводск, 1978 – 205 с.

3. Зима, И.М. Механизация сельскохозяйственных работ [Текст] / И.М. Зима, Т.Т. Малютин/ 2-е изд. – М.: Лесн. промышленность, 1964. 550 с.

4. Египко, С.В. Технология корчевания одиночных пней комбинированным рабочим органом [Текст]: дис. … канд. техн. наук. /С.В. Египко. - Новочеркасск, 2007. 212 с.

5. Пат. 2001132729/12 РФ, 00/00040 HU. Устройство для валки деревьев вместе с корнями (варианты) / ТрефанЛайош, ТрефанСаболч, ТрефанСилард // Бюл. - 2005. - № 11.

6. Пат. 2005110586/12 РФ. Устройство для корчевания пней/ И.М. Бартенев, М.В. Драпалюк, В.И. Посметьев, В.В. Чмелев// Бюл. – 2006. - № 36

7. Пат. 2007142842/12 РФ. Способ комбинированного корчевания пней /С.В. Египко//Бюл. - 2009. - № 24.

8. А.с. 406513 МПК 23/08 СССР Машина для заготовки деревьев с корнями / Шегельман И.Р. // Бюл. – 1973. - № 46.

9. Савич, В.Л. Обоснование параметров оборудования для виброкорчевки пней и целых деревьев [Текст]: дис. … канд. техн. наук. / В.Л. Савич. - Ухта, 2012. 188 с.

10. Александров, В.А. Конструирование и расчет машин и оборудования для лесосечных работ и нижних складов [Текст]: учебник / В.А. Александров, Н.Р. Шоль. – Ухта: УГТУ, 2002 г. – 244 с.

11. Сурьянинов, Н.Г. Теоретические основы динамики машин [Текст]: учебное пособие / Н.Г. Сурьянинов, А.Ф. Дащенко, П.А. Белоус. – Одесса: ОГПУ, 2000 г. – 302 с.

12. Магнус, К. Колебания: Введение в исследование колебательных систем [Текст] / К. Магнус. - пер. снем. – М.: Мир, 1982. – 304 с.

13. Pain H. J. The phisicsov vibration and waves. John Willey and sons, LTD, London, New York, Sydney, Toronto, 1976.

14. Хегай, В.К. О выборе оптимальных параметров виброкорчевальной машины [Текст] / В.К. Хегай, В.Л. Савич, А.Р. Михитаров – Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. – 2015. - № 213. – С. 173-183.

15. Хегай, В.К. Определение продольных резонансных частот дерева [Текст] / В.К. Хегай, В.Л. Савич, А.Р. Михитаров – Актуальные проблемы развития лесного комплекса: матер.междунар. научн. - техн. конференции – Вологда: ВоГТУ, 2013 г. С. 86-90.

16. Хегай, В.К. Исследование динамического процесса взаимодействия дерева с машиной при гравитационном методе пакетирования [Текст]: Дис. …... канд. техн. наук / В.К. Хегай – Л. – 1975 г.

17. Kondou, T. Free vibration analysis of a tree structure by the transfer influence coefficient method.1st report. Formulation for a two-dimensional tree structure / T. Kondou, A. Sucoka, Yu. Yasuda, D.H. Moon // Trans. Jap. Soc. Mech. EngC. – 1991. – 57. № 536. – p. 1091-1098.

18. Распопов, А.С. Продольные и крутильные колебания стержневых систем с древовидной или кольцевой структурой [Текст] / А.С. Распопов // Вестник Днепропетр. нац. ун-тажел.-дор. трансп. им. акад. В. Лазаряна. – 2008. – Вып. 23. – Д.: Изд-воДНЖТ, 2008. -с. 161-166.

19. Яблонский, А.А. Курс теории колебаний[Текст]: 5-е изд., стереотипное / А.А. Яблонский, С.С. Норейко. – СПб.: БХВ-Петербург, 2007. – 336 с.

20. Пановко, Я.Г. Введение в теорию механических колебаний[Текст]/Я.Г. Пановко. – М.: Наука, 1980. – 270 с.

21. Бабаков, И.М. Теория колебаний[Текст]: учеб.пособие / И.М. Бабаков. – 4-е изд., испр. – М.: Дрофа, 2004. – 591 с.