Математическое моделирование движения корчевальных клыков корчевателя лесохозяйственной машины
Журнал: Resources and Technology @rt-petrsu
Рубрика: Полная статья
Статья в выпуске: 3 т.23, 2026 года.
Бесплатный доступ
Одним из наиболее результативных способов расчистки полезащитных лесных полос и иных территорий от нежелательной древесно-кустарниковой растительности продолжает оставаться такой комплексный агротехнический и лесохозяйственный процесс, как выкорчёвывание. Актуальность исследования определяется необходимостью создания новых конструкций лесохозяйственных корчевателей, а также отсутствием современных отечественных и зарубежных научных работ, оценивающих степень воздействия окружающего пространства (почвенного слоя и корней растительности) на такую конструкцию. Целью исследования является разработка математической модели влияния моментов сил сопротивления движению корчевателя лесохозяйственной машины в процессе выполнения корчевания нежелательных деревьев и кустарников. Объект исследования представлял собой новый корчеватель с корчующими клыками и подрезающими пластинами, которые обеспечивают удаление нежелательных деревьев и кустарников с корневой системой и комом почвы. Установлены параметры корчующего клыка, критичные для эффективного удаления древесно-кустарниковой растительности. Представлены допущения, принятые для математического моделирования работы корчевателя. Показано, что момент сопротивления внедрению корчующих клыков корчевателя в почвенный слой зависит от свойств почвы, фактической глубины погружения рабочего органа (корчевателя) и его размеров. Определено, что момент сопротивления резанию почвы и корней подрезающими пластинами корчевателя зависит от свойств почвенного слоя и корней удаляемой растительности (в т. ч. их количества), а также характеристик затупления режущей кромки подрезающего почвенно-растительную среду элемента. Выявлено, что момент сопротивления формированию кома почвы обусловлен прочностью почвенного слоя (в т. ч. его поверхности), усилием разрыва, излома и вытаскивания корней растительности. Получен закон движения корчевателя лесохозяйственной машины в зависимости от непрерывно изменяющихся условий его взаимодействия с почвенной средой и корнями удаляемой нежелательной древесно-кустарниковой растительности при любом положении корчевателя относительно уровня почвенного слоя. Представленная математическая модель позволит усовершенствовать конструктивные элементы корчевателя, а также выбрать наиболее энергоэффективные режимы его работы.
Короткий адрес: https://sciup.org/147255168
IDS: 147255168 | УДК: 630.377.44 | DOI: 10.15393/j2.art.2026.9503
Mathematical modeling of the rooter bit movement of a forestry machine uprooter
One of the most effective methods of clearing shelterbelts and other areas of unwanted tree and shrub vegetation such as uprooting remains a complex agricultural and forestry process. The relevance of the study is determined by the need to create new designs of a forestry uprooter, as well as the lack of modern domestic and foreign scientific works assessing the degree of impact of the surrounding area (soil layer and vegetation roots) on such a design. The aim of the study was to develop a mathematical model of the influence of resistance forces moments to the movement of a forestry uprooter in the process of uprooting unwanted trees and shrubs. The object of the study was a new uprooter design with rooter bits and pruning plates that ensure the removal of unwanted trees and shrubs with a root system and a root ball. The authors have established the parameters of the uprooting bit that are critical for the effective removal of woody and shrubby vegetation. The assumptions adopted for mathematical modeling of the operation of the uprooter are presented. It is shown that the moment of resistance to the penetration of the uprooting fangs of the uprooter into the soil layer depended on the properties of the soil, the depth of immersion of the working element (uprooter) and its dimensions. It has been determined that the moment of resistance to cutting of the soil and roots by the cutting plates of the uprooter depended on the properties of the soil layer and the roots of the vegetation being removed (including their quantity), as well as on the characteristics of the cutting edge blunting of the element cutting the soil-plant environment. It was found that the moment of resistance to the formation of a soil crumb was determined by the strength of the soil layer (including its surface), the force of rupture, fracture and pulling out of vegetation roots. The law of motion of a forestry machine's uprooter was obtained depending on the continuously changing conditions of its interaction with the soil environment and the roots of the removed unwanted tree and shrub vegetation at any position of the uprooter relative to the soil layer level. The presented mathematical model will allow us to improve the design elements of the rooting machine, as well as select the most energy-efficient modes of its operation.
