Особенности взаимодействия движителя лесной машины при маневрировании на склоне криолитозоны при циклических нагрузках
Автор: Шапиро В.Я., Григорьев И.В., Новиков М.С., Перфильев П.Н., Друзьянова В.П., Макуев В.А.
Журнал: Resources and Technology @rt-petrsu
Рубрика: Полная статья
Статья в выпуске: 2 т.22, 2025 года.
Бесплатный доступ
Выполнение лесосечных и лесохозяйственных работ в лесных массивах на склонах на многолетней мерзлоте в тёплое время года сопряжено с повышенными нагрузками на лесные экосистемы. Прежде всего, они связаны с воздействием на почвогрунты. Нормальные и касательные напряжения, передаваемые от движителей лесных машин массиву оттаявшего слоя сезонной мерзлоты, приводят к сдвиговым деформациям, вызывающим образование колеи и уплотнение почвогрунта. В свою очередь, эти явления негативно сказываются на корневых системах подроста и оставляемых на доращивание деревьях, могут вызывать эрозионные процессы. Таяние слоя сезонной мерзлоты приводит к повышению влажности верхнего слоя почвогрунта и, соответственно, резкому снижению его несущей способности. В результате интенсивность роста глубины колеи возрастает. Для того чтобы компенсировать быстрый рост глубины колеи и не исчерпать возможности проходимости машины по высоте клиренса, операторы лесных машин вынуждены маневрировать. И чем интенсивнее рост колеи, тем интенсивнее маневрирование. На практике можно наблюдать, как по слабонесущему почвогрунту (трелёвочному волоку или технологическому коридору) лесная машина или трелёвочная система движется галсами, находясь в режиме маневрирования до 70 % времени движения. В результате изначально запланированные прямыми трассы движения лесных машин оказываются подверженными циклическим касательным напряжениям от поворотов движителя машины. В настоящей работе показано, что для повышения работоспособности сети трелёвочных волоков (технологических коридоров), оптимизации трасс движения лесных машин и трелёвочных систем и снижения отрицательных последствий их воздействия на корневую систему подроста и оставляемых на доращивание деревьев, при циклических нагрузках на краевую часть массива оттаивающего почвогрунта на склонах на многолетней мерзлоте с высоким показателем влажности, при выборе трасс движения лесных машин и трелёвочных систем на их базе и вида движителя с заданной нагрузкой на почвогрунт необходимо давать прогнозную оценку как абсолютных значений углов маневрирования, так и допустимых диапазонов их изменения в конкретных геотехнических условиях выполнения лесосечных или лесохозяйственных работ.
Леса на склонах, леса на многолетней мерзлоте, маневрирование лесных машин, почвогрунты, лесосечные работы, лесо-хозяйственные работы
Короткий адрес: https://sciup.org/147251546
IDR: 147251546 | УДК: 630*375 | DOI: 10.15393/j2.art.2025.8603
Interaction features of a forest vehicle propulsion when maneuvering on a cryolithozone slope under cyclic loads
Logging and forestry operations in forests on slopes on permafrost in the warm season cause increased stress on forest ecosystems. Mainly, they have an impact on soils. Normal and tangential stresses transmitted from a forest vehicle propulsion to the thawed layer of seasonal permafrost result in shear deformations that lead to formation of a track and compaction of the soil. In turn, these phenomena negatively affect the root systems of undergrowth and the trees left to grow and may cause erosion processes. The melting of the seasonal permafrost layer leads to an increase in the moisture content of the upper soil layer, and, consequently, a sharp decrease in its bearing capacity. As a result, the intensity of the track depth rate increases. To compensate for the rapid increase in track depth growth, and to maintain the vehicle's cross-country capability in terms of ground clearance operators of forest vehicles have to maneuver. Therefore the more intense the track growth rate is, the more intense the maneuvering becomes. In practice, it is possible to observe how a forestry machine or a skidding system tacks along a weakly bearing soil (along a skidding portage or technological corridor), and maneuvering takes up to 70% of the driving time. Therefore, the routes of forest vehicles movement preplanned in straight lines result in cyclic tangential stresses from turns of the vehicle's propulsion. This paper shows that it is necessary to make a predictive assessment of both the absolute values of maneuvering angles and the permissible ranges of their change in specific geotechnical conditions for cutting or forestry work. This assessment may allow increasing the efficiency of the network of skidding lines (technological corridors) and optimizing the routes of movement of forest vehicles and skidding systems. Also it may reduce the negative effects of their impact on the root system of undergrowth and trees left for rearing. The assessment should be done when cyclic loads are applied on the marginal part of the thawing soil mass on slopes on permafrost with a high humidity index, when choosing routes for forest vehicles and skidding systems based on them and the type of propulsion with a given load on the soil.
