Полная статья. Рубрика в журнале - Resources and Technology
Теоретические исследования работы лесных машин с гусеничным движителем на склонах
Статья научная
Во многих странах мира достаточно большие запасы лесных ресурсов находятся на горных склонах. Работы по заготовке древесины в условиях горных лесосек существенно снижают производительность и повышают риски для людей и техники. Во многих индустриально развитых странах мира преобладают машинные способы заготовки древесины, включая освоение лесов на горных склонах. Колесные лесные машины, работающие на горных склонах, прежде всего, оснащаются специальными гусеницами. Необходимо учитывать, что экосистемы горных лесов являются очень ранимыми, при неправильном проведении работ, при избыточном негативном воздействии на почвогрунт, на них могут возникать и быстро развиваться процессы водной и ветровой эрозии. Особенно опасным для экосистем лесов на склонах является процесс образования колеи под воздействием движителей лесных машин. Именно колея волока служит концентратором водной и и часто ветровой эрозии. Кроме того, превышение несущей способности почвогрунта может приводить к возникновению оползней, соскальзыванию машины по склону. В статье представлено теоретическое обоснование допустимого среднего давления движителя работающей на склоне лесной машины на почвогрунт при ограничении глубины образующейся колеи. А также получены новые зависимости, позволяющие на практике, без итераций, рассчитать: несущую способность почвогрунта, находящегося под воздействием гусеничного движителя, в зависимости от физико-механических свойств почвогрунта с учетом угла склона; глубину колеи, образующейся под воздействием гусеничного движителя лесной машины, работающей на склоне; допустимое среднее давление гусеничного движителя на почвогрунт, ограниченное глубиной образующейся колеи; коэффициент сопротивления движению гусеничной машины, движущейся вдоль склона; коэффициент сцепления гусеничного движителя с грунтовой поверхностью с учетом ослабления почвогрунта при срезе. Работа выполнена в рамках научной школы «Инновационные разработки в области лесозаготовительной промышленности и лесного хозяйства». Исследование частично выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-26-00009, https://rscf.ru/project/22-26-00009/.
Бесплатно
Теоретический анализ кинематических параметров решетных станов зерноочистительных машин
Статья научная
В подавляющем большинстве зерноочистительных машин в качестве основного рабочего органа используются решетные станы с набором плоских перфорированных полотен, перфорация которых выполнена в виде различных геометрических отверстий разных размеров и расположения. Работа подвешенного на плоских металлических подвесках корпуса с решетами осуществляется за счет приводного механизма и представляет собой возвратно-поступательное движение заданной амплитуды и частоты. При этом детали машины испытывают серьезные знакопеременные нагрузки, что приводит к выходу ее из строя. Устранение данной проблемы имеет высокую актуальность для разработчиков и потребителей зерноочистительной техники. Представлены уравнения, связывающие горизонтальные и вертикальные перемещения решетного стана с углом поворота эксцентрика привода, линейно зависящим от времени. В виду громоздкости аналитических решений этих уравнений были аппроксимированы численные значения горизонтальных и вертикальных ускорений в зависимости от времени полиномами 13-го порядка, которые поддаются дифференцированию и позволили установить зависимости горизонтальных и вертикальных скоростей и ускорений решетного стана от времени, а следовательно и от угла поворота эксцентрика привода. Результаты расчетов показали, что особенно велики горизонтальные ускорения. Их максимальное и минимальное значения составляют соответственно 38,6 и -35,3 м/с2. Очевидно, что они создают большие силы инерции, вызывающие биения решетных станов. При изменении некоторых геометрических параметров привода эти ускорения значительно изменяются. При изменении длины шатуна и параметра установки оси вращения эксцентрика максимальное по модулю горизонтальное ускорение практически не меняется. При увеличении параметра установки оси вращения эксцентрика максимальное по модулю вертикальное ускорение увеличивается. При уменьшении значения радиуса эксцентрика максимальное по модулю горизонтальное ускорение уменьшается. При увеличении угловой скорости вращения эксцентрика как горизонтальное, так и вертикальное ускорения увеличиваются.
Бесплатно
Устройство для испытания звукоизоляции древесных панелей
Статья научная
При развитии деревянного домостроения очень важно применять экологически чистые материалы с экономическими и техническими характеристиками, удовлетворяющие как домостроителя, так и жильца. В последнее время всё больше обращают внимание на древесные панели, которые по многим параметрам превосходят свои аналоги. При применении деревянных панелей различных конструктивных вариантов очень важны их характеристики, одной из значимых является звукоизоляция. При патентном поиске обнаружены изобретения для определения звукоизоляции материалов, однако они не направлены на определение звукоизоляции панелей или предназначены для крупноразмерных панелей, что затрудняет их использование в лабораторных условиях. Цель настоящих исследований - предложить установку и способ измерения для определения звукоизоляции деревянных панелей (древесных плит) от воздушного шума. Цель достигается особенностями предлагаемой конструкции изобретения, заключающимися в наличии акустических звукоизоляционных камер высокого и низкого давления, позволяющих использовать установку в условиях окружающего шума до 75 дБ и размещать между ними испытуемую панель 327 ´ 327 мм (активная площадь испытания диаметром 315 мм). Предлагаемая конструкция позволяет исследовать образцы толщиной до 150 мм, как одно-, так и многослойные. В качестве тестовых образцов были использованы панели с известными звукоизоляционными свойствами: пенопласт, пенополиуритан, трёхслойная фанера, изовер. При сравнении полученных результатов с известными звукоизоляционными характеристиками данных материалов отклонение составило не более 8 %, что подтверждает работоспособность установки. Также испытания проводились на трёхслойных древесных панелях, собранных из соснового мебельного щита толщиной 18 мм. Предложенная установка и способ измерения не противоречат межгосударственному стандарту ГОСТ 27296-2012 «Здания и сооружения. Методы измерения звукоизоляции ограждающих конструкций». Данную установку можно эффективно использовать для определения звукоизоляции различных панелей, в т. ч. деревянных. Это позволит определять возможности их применения в различных условиях деревянного домостроения.
Бесплатно
Численное исследование показателей заготовки древесины на лесных плантациях
Статья научная
В рамках новых трендов в мировой экологической политике в последнее время появился термин «биоэкономика», который имеет достаточно большое число различных определений. Одним из его вариантов является понимание биоэкономики как процесса устойчивого производства и преобразования биомассы для пищевых и промышленных продуктов, а также энергии. Под данное определение как нельзя лучше подходит процесс создания и эксплуатации лесных плантаций, в т. ч. и энергетического назначения. Энергетические лесные плантации как нельзя лучше подходят и к задачам глобального энергетического перехода в экономике Российской Федерации, о котором в конце сентября 2021 г. объявил премьер Михаил Мишустин. С точки зрения эффективности создания и эксплуатации энергетических лесных плантаций основным критерием оценки является энергетическая эффективность, под которой понимают следующий принцип: энергетическая ценность выращенной древесной массы должна быть больше количества энергии, затраченной на её выращивание и заготовку. В статье представлены практические зависимости для оценки энергетической ценности стволовой древесины от времени роста; приведены математические модели для расчёта производительности различных комплексов машин и механизмов заготовки плантационной древесины и их реализации, осуществлён вычислительный эксперимент и приведены его результаты, получены зависимости для практической оценки показателей заготовки энергетической древесины различными комплексами машин и механизмов, совершенствующие планирование и принятие решений в области заготовки плантационной древесины. Работа выполнена в рамках научной школы «Инновационные разработки в области лесозаготовительной промышленности и лесного хозяйства» Арктического государственного агротехнологического университета.
Бесплатно
