автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Обоснование параметров гибкого рубящего рабочего органа кустореза для осветления лесных культур

На правах рукописи

Полев Виктор Сергеевич

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГИБКОГО РУБЯЩЕГО РАБОЧЕГО ОРГАНА КУСТОРЕЗА ДЛЯ ОСВЕТЛЕНИЯ ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР

05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 О НОЯ 2011

Воронеж-2011

4859613

Работа выполнена в Федеральном бюджетном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Воронежская государственная лесотехническая академия" (ВГЛТА)

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Драпалюк Михаил Валентинович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Афоничев Дмитрий Николаевич

кандидат технических наук Казаков Игорь Владимирович

Ведущая организация:

ГНУ ВНИИЛМ «Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства»

Защита диссертации состоится 02 декабря 2011 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.034.02 при Воронежской государственной лесотехнической академии (394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, зал заседания - аудитория 240).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «ВГЛТА».

Автореферат размещен на официальном сайте ВАК Минобрнауки РФ http://vak.ed.gov.ru/

Автореферат разослан 31 октября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ^^ Скрыпников А. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В соответствии с Лесным Кодексом РФ выращивание лесных культур - одно из основных мероприятий восстановления, повышения продуктивности, сохранения и улучшения качественного состава лесов. Для обеспечения нормального роста лесных культур требуется проведение агротехнических и лесоводственных уходов. Наиболее важным для молодняков является осветление, которое проводится в целях предотвращения зарастания поверхности почвы в междурядьях порослью малоценных древесных пород, а также сорной травянистой и кустарниковой растительностью. Для осветления лесных культур применяются: отвальные кусторезы, такие как ДП-24; рубщик коридоров РКР-1,5; катки измельчители КОК-2.0, КУЛ-2; тракторные кусторезы КОН-2,3, КО-1.5, КОМ-2,3, ОЦ-2,3 и др. Анализ рабочих органов данных машин показывает, что использование пассивных рабочих органов не обеспечивает удовлетворительного срезания растительности диаметром до 6 см, использование же рабочих органов в виде фрез ведет к повышению энергоемкости по сравнению с дисковыми пилами. Рабочие органы в виде дисковых пил имеют низкую надежность, так как при перекосах происходит их заклинивание и поломка. Наиболее перспективными для осветления лесных культур представляются гибкие рубящие рабочие органы, так как они обладают низкой энергоемкостью и высокой эффективностью процесса резания и способны отклоняться от непреодолимых препятствий.

Опыт показывает, что в настоящее время существующие кусторезы и осветлители обладают довольно низкими показателями эффективности уничтожения поросли. Кроме того, известные теоретические и экспериментальные исследования рабочих процессов кусторезов с активными рабочими органами недостаточно адекватно описывают их взаимодействие с лесной порослью, что не позволяет достоверно оптимизировать их параметры и режимы. Таким образом, для повышения качества удаления поросли и сопутствующей кустарниковой и травянистой растительности существует необходимость изучения процессов взаимодействия гибкого рубящего рабочего органа кустореза с порослью, совершенствования конструкции такого рабочего органа.

Работа выполнена в соответствии с госбюджетной темой ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» «Совершенствование технологий, машин и оборудования лесного комплекса» (№ гос. регистрации 01.2.00609242).

Степень разработанности проблемы. Вопросами создания лесных культур и последующих лесоводственных уходов занимались В. Л. Аравийский, В. Г. Атрохин, И. М, Бартенев, В. Л. Божак, В. И. Казаков, И. В. Казаков, Ф. В. Пошарников, Д. Н. Афоничев, Н. П. Калиниченко, А. П. Молчанов, М. В. Драпалюк, А. И. Писаренко, А. Р. Родин, В. Н. Суворов, И. В. Трещев-ский, В. В. Цыплаков, Л. Д. Бухтояров и др.

з

Исследованием процесса резания поросли занимались В. П. Горячкин, В. А. Желиговский, Л. П. Крамаренко, Н. Е. Резник, Е. С. Босой и другие ученые, которые установили аналитические зависимости, раскрывающие сущность процесса бесподпорного среза, но не выявили закономерности взаимодействия гибкого рубящего рабочего органа с порослью.

Из анализа теоретических исследований параметров существующих технических устройств для удаления поросли следует, что наиболее перспективными являются кусторезы с активными гибкими рубящими рабочими органами. Однако рабочие процессы и параметры гибких рубящих рабочих органов недостаточно исследованы.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является повышение качества осветления лесных культур путем обоснования параметров гибкого рубящего рабочего органа кустореза, обеспечивающих эффективное уничтожение поросли.

В соответствии с поставленной целью в диссертации решаются следующие основные задачи.

1. Разработать математическую модель процесса взаимодействия гибкого рубящего рабочего органа кустореза с порослью.

2. Обосновать оптимальные геометрические и кинематические параметры гибкого рубящего рабочего органа кустореза, обеспечивающие высокую эффективность уничтожения поросли.

3. Экспериментально определить закономерности взаимодействия гибкого рубящего рабочего органа кустореза с порослью.

4. Разработать опытный образец кустореза, оснащенного гибким рубящим рабочим органом, провести его испытания и дать рекомендации по проектированию кустореза.

Предмет и объект исследования. Объектами исследования являются гибкий рубящий рабочий орган, система привода кустореза, лесная поросль.

Предметом исследования являются математическая модель, методы и алгоритмы поиска оптимальных конструктивных и технологических параметров рабочего органа кустореза.

Методологическая, теоретическая и эмпирическая база исследования. Теоретическое исследование произведено на основе методов математического моделирования, классической механики, аналитической геометрии, дискретных элементов. Лабораторный эксперимент поставлен на основе теории планирования эксперимента. Обработка результатов измерений производилась методами математической статистики с применением современных средств вычислительной техники и стандартных ЭВМ-программ.

Научные результаты, выносимые на защиту:

1. Математическая модель процесса взаимодействия гибкого рубящего рабочего органа кустореза с порослью, позволяющая обосновать его оптимальные параметры и режимы работы.

2. Оптимальные параметры гибкого рубящего рабочего органа кустореза и режимы его работы, позволяющие усовершенствовать конструкцию кустореза и повысить эффективность уничтожения поросли.

3. Закономерности процесса взаимодействия гибкого рубящего рабочего органа кустореза с порослью, позволяющие оценить качественные показатели и энергоемкость процесса при различных режимах работы.

4. Рекомендации по проектированию кустореза, оснащенного гибким рубящим рабочим органом, обеспечивающие его эффективное применение при уходах за лесными культурами.

Научная новизна результатов исследования:

1. Разработана математическая модель процесса взаимодействия гибкого рубящего рабочего органа кустореза с порослью, отличающаяся учетом влияния его параметров и режимов работы на качество и энергоемкость осветления лесных культур.

2. Обоснованы геометрические параметры гибкого рубящего рабочего органа кустореза, отличающиеся оптимальными значениями, полученными по критериям качества и энергоемкости процесса удаления поросли.

3. Установлены режимы работы кустореза с гибким рубящим рабочим органом, отличающиеся учетом их оптимальных параметров.

4. Определены закономерности изменения показателей качества и энергоемкости процесса удаления поросли, которые учитывают совместное влияние геометрических и кинематических параметров гибкого рубящего рабочего органа кустореза.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость заключается в установлении влияния конструктивных и технологических параметров гибкого рубящего рабочего органа на процесс удаления поросли; разработке математической модели процесса взаимодействия гибкого рубящего рабочего органа с порослью, которые расширяют знания о процессах резания поросли.

Разработанные алгоритмы, программа для ЭВМ, рекомендации по выбору параметров гибкого рубящего рабочего органа кустореза позволяют проектировать кусторезы и обосновывать режимы их работы при удалении поросли.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Полученные научные результаты соответствуют п. 5 области исследования «Обоснование и оптимизация параметров и режимов работы лесозаготовительных и лесохозяйственных машин » паспорту специальности 05.21.01. -Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства.

Апробация и реализация результатов диссертации. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежской государственной лесотехнической академии (2008-2011 гг.).

Публикации. Основные научные результаты диссертации опубликованы в 7 работах, включая 3 статьи - в изданиях, включенных в перечень российских рецензируемых научных журналов, 2 публикации без соавторов и 1 свидетельство государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура диссертации. Общий объем диссертационной работы представлен на 185 страницах, включающих 162 страницу основного текста, состоящих из введения, пяти разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников, включающих 117 наименований, 7 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, определены цель и задачи работы, показаны научная новизна и практическая значимость полученных результатов, а также сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе проведен анализ исследований лесных машин, применяемых для осветления лесных культур, сформулированы задачи исследований.

Вопросами создания лесных культур и последующих лесоводственных уходов занимались В. Л. Аравийский, В. Г. Атрохин, И. М, Бартенев, В. Л. Божак, В. И. Казаков, И. В. Казаков, Ф. В. Пошарников, Д. Н. Афоничев, Н. П. Калиниченко, А. П. Молчанов, М. В. Драпалюк, А. И. Писаренко,

A. Р. Родин, В. Н. Суворов, И. В. Трещевский, В. В. Цыплаков, JI. Д. Бухтоя-ров и др.

Исследованием процесса резания поросли занимались В. П. Горячкин,

B. А, Желиговский, Л. П. Крамаренко, H. Е. Резник, Е. С. Босой и другие ученые, которые установили аналитические зависимости, раскрывающие сущность процесса бесподпорного среза, но не выявили закономерности взаимодействия гибкого рубящего рабочего органа с порослью.

Из анализа теоретических исследований параметров существующих технических устройств для удаления поросли следует, что наиболее перспективными являются кусторезы с активными гибкими рубящими рабочими органами. Однако рабочие процессы и параметры гибких рубящих рабочих органов недостаточно исследованы.

Во втором разделе приводится обоснование параметров процесса взаимодействия гибкого рубящего рабочего органа кустореза с порослью при осветлении лесных культур.

Для улучшения качественных показателей технологического процесса удаления поросли предложена новая конструкция рабочего органа кустореза с рубящими элементами (положительное решение о выдаче патента на изобретение от 19 июля 2011г. по заявке №20081428 14/13).

с

ж

г

1 - рама; 2 - опорные устройства; 3 - приводной вал; 4 - ведущий диск; 5 - пружина; б - регулировочная гайка; 7 и 8 - диски крепления рабочего органа; 9 -г * ю п; 9 \ я г> гибкие рубящие элемен-

ты; 10 - предохранительные штифты; 11 - растягиваю' шая пружина; 12 - упорный в подшипник; 13 и 14 - подвижная и неподвижная части устройства натяжения цепи

Рисунок 1 - Кусторез новой конструкции: а - структурная схема; б - сечение рубящего элемента; в - гибкий рабочий орган, состоящий из рубящих элементов

.«Рй;..

Для теоретического исследования работоспособности предлагаемой машины и определения ее оптимальных конструктивных и эксплуатационных параметров разработана математическая модель процесса удаления поросли. Моделирование работы кустореза в целом основано на методах классической динамики. В рамках модели кусторез представляется совокупностью отдельных абсолютно твердых тел, совершающих поступательное и вращательное движение в трехмерном пространстве и взаимодействующих между собой в определенных контактных точках. С учетом принципа работы кустореза, модель должна описывать эволюцию трех отдельных подсистем: раскручивания цепей; рубящих цепей; лесной поросли (рисунок 2).

Уф

Уш'), гмц)

Рисунок 2 - Расчетные динамические схемы подсистемы раскручивания цепей (а), рубящего элемента (б), отдельной порослевины (в)

Лесная поросль в модели представляются в виде совокупности большого количества отдельных порослевин, распределенных по горизонтальной

7

плоскости ХОУ. При этом, для того чтобы моделировать срезание и фрагментацию порослевин, последние представляются, в рамках метода конечных элементов, в виде совокупности отдельных элементов диаметром 6 см. Элементы порослевины соединены между собой упругими связями. Однако при контакте с рубящими элементами, если какой-либо элемент удаляется от соседних на критическое расстояние, считается, что связь разорвана и примыкающий фрагмент порослевины отделен.

В целом, математическая модель состоит из большого количества дифференциальных и алгебраических уравнений следующего вида.

Расчет сил между рубящими элементами Упругие силы между элементами

Рщ ~ к' \хм■■] ~ хтц+1))+ У ~Гр^ = сс(с1э - - х^/Гд',

= к-(ущ-уН1и+1))+у-{чуЩ-УуШт)\ ^ рУ. = сс(с/э-Гд)(у,. - г,) г,г, Вращение цепного барабана Вязкие силы между элементами

г

(о0 = со0{\+к0- Р* = кв{г„ - (¿э + ¿/м))(уя. - V .);

<

А "я

^=кв(г9-{е(э+с1и)){уу1^х1У,

Г -М ■

и в , 2 с 1У1рв> Уравнения движения элемента

порослевины

^М0г = С№{(р0-(рг)+р№{со0-соР\ Г у в и\

тэ , 2 ~ + + />

Сила н^ элемент порослевины ]=\

т у=.

7=1

М

Расстояние между элементами

г^р-х^ + ^-у^Нъ-ъ)1;

где а>о - угловая скорость вращения вала на холостых оборотах; - коэффициент пропорциональности; Мт - момент, с которым тело Т7 действует на тело £>; <рг - угловая координата ведущей полумуфты; Г - время; (ръ - угловая координата барабана машины; Мс — момент сопротивления вращению барабана, обусловленный взаимодействием с удаляемыми порослевинами; <ръ ~ угловая координата ведущего вала ; хщ, _уМу, гщ и хмц, гщ - декартовы координаты контактных точек М и N рубящего элемента г)'; угму, Угму и у^ц, Уумц, угыу - составляющие скоростей контактных точек; и - силы упругого и вязкого взаимодействия элементов / и у; Fи¡ - сила, возникающая вследствие изгиба порослевины; Щ - общее количество элементов в модели порослевины; (х,, у,, г,) - координаты центра элемента; сс - жесткость упругого взаимодействия элементов; V*;, \<у\, и у^, - декартовы составляющие скоростей /-го и у-го элемента; к$ - коэффициент демпфирования; тэ - масса элемента; I - время; g - ускорение свободного падения.

8

Коэффициенты модели определяли по справочным данным и данным специально проведенных оценочных экспериментов по формулам:

тэ =р-

12

= £

АЯ Ы2

где р - плотность древесины порослевины; ¿/п - диаметр порослевины; £ - модуль упругости древесины (вдоль волокон); Гц - сила, необходимая для изгиба порослевины; АН - величина прогиба порослевины; I - расстояние между упорами, на которых расположена испытываемая порослевина.

Для решения системы уравнений использовали численное интегрирование (усовершенствованный метод Эйлера-Коши), при этом модель имела характер имитационной. Разработана программа ЭВМ, позволяющая проводить эксперимент с моделью кустореза по удалению порослевин на контрольном участке и рассчитывать показатели эффективности кустореза.

Теоретическое исследование проводилось в два этапа: на первом было изучено влияние отдельных параметров кустореза и лесной поросли, на втором - проведена многофакторная параметрическая оптимизация. Оптимизационная постановка задачи на исследование представлена на рисунке 3.

Параметры

Параметры кустарника

Показатели эффективности

Параметры кустореза', со а - частота вращения барабана; ух - поступательная скорость движения кустореза; Ад - просвет между рабочим органом и уровнем почвы; 7УЦ - количество цепей в барабане; А/ц - натяжение цепи; Щ - количество рубящих элементов в цепи; с1р - диаметр рубящего элемента. Параметры кустарника: к - количество порослевин на еди-

Рисунок 3 - Оптимизационная постановка задачи нице площади; /п - сред-на исследование няя высота порослевин;

Яп - линейная плотность порослевины; сп - коэффициент жесткости порослевины на растяжение; кв - коэффициент внутреннего трения порослевины; с„„- коэффициент изгибной жесткости порослевины. Показатели эффективности: /щ - средняя длина щепы; йп - средняя высота остатков порослевин; N — средняя мощность, потребляемая кусторезом.

Аналитически задача теоретической оптимизации кустореза может быть записана следующим образом. На первом этапе теоретического исследования последовательно изучено влияние каждого из параметров Юо, ух, Йб, А/ц, Л'п, 1x1, сп, кв, сип на показатели эффективности кустореза /щ, /гп, N.

Полная задача оптимизации Сокращенная задача оптимизации

(I этап теоретического исследования) (П этап теоретического исследования)

min;

К , vx, к, Nц, А1Ц, Np ,dp)-+ min; n(co0 , vx, h6, N4, А1Ц ,Np,dp ) -» min; 1Щ -» const{Nn ,ln,Än,c„,kB, cm); hn const(Nп,1п,К,с„,кв,сш\ N -» const{Nn ,1„,Л„,с„, ke, cun).

hn(0)^vx) min; N(o)0,vx) -> min; 1щ(кБ,А1ц)-*т in; Ип(к£,Мц) min; М(кБ,А1ц) min.

Для каждой серии экспериментов с использование ЭВМ получены гистограммы распределения фрагментов порослевин по размерам и иллюстрации разброса фрагментов порослевин в горизонтальной и продольной вертикальной плоскостях (рисунок 4). Произведен тщательный анализ влияния каждого из параметров кустореза, технологического процесса и лесной поросли и сформулированы выводы и рекомендации.

Р(0'

и0 = 6 об/с

-

Л1>8 8-16 16-32 32-64 64-128 Длмна шслы /щ, см

«401

0.4 0.3 0,20.10.0

(о0= 12 об/с

W

соо = 18 об/с

до К 8-16 16-32 32-64 64-128 Длина щепы 1т, см

Ло 8 8-16 16-32 32-64 64-128 Длигга щепы /щ, см

контрольный участок

1 Г ¡.у

I.

/К T"i. i : •! : <'

vs = 0,5 м/с

-у vK = 2,0 м/с

0)0 = 6 об/с

гао = 12 об/с

(00 = 1К об/с

Рисунок 4 - Гистограммы распределения фрагментов порослевин по размерам (вверху) и иллюстрации разброса фрагментов порослевин в горизонтальной и вертикальной продольной плоскостях при различных значениях

Ш0И

На втором этапе теоретического исследования решено две двухфакторные задачи оптимизации, что позволило изучить влияние одновременно двух параметров: ©о и ух для первой задачи оптимизации, АБ и А/ц - для второй (рисунок 5).

Рисунок 5 - Поверхности отклика к теоретической оптимизации параметров кустореза

Анализ расположения благоприятных областей в факторном пространстве позволил сделать вывод, что оптимальные диапазоны факторов следующие: (о0= 12 ... 16 об/с; ух= 1,6 ... 2,0 м/с; /гБ= 11 ... 14 см; А/ц = -6 ...-1 см.

В третьем разделе изложена программа экспериментальных исследований, описаны применяемое оборудование и методика проведения исследований. В лабораторных условиях использовался комплект аппаратуры стационарной тензолаборатории.

Экспериментальные исследования проводились в два этапа. На первом этапе (лабораторных исследований) была проверена работоспособность кустореза с гибким рубящим рабочим органом и оптимизированы его параметры в стабильных повторяющихся условиях и на основе точных измерений. На втором этапе (полевых исследований) была произведена проверка кустореза в производственных условиях на лесном участке.

Для лабораторных исследований изготовлена установка (рисунок 6), позволяющая изменять основные параметры кустореза, выбирать параметры механизма подачи поросли.

В экспериментальном исследовании необходимо было определить влияние как отдельных параметров кустореза и порослевин, так и совместное влияние нескольких параметров. На этапе планирования лабораторного эксперимента был разработан ротатабельный центральный композиционный план третьего порядка с независимыми переменными соо, V*, Йб-

Основной задачей лабораторного эксперимента был поиск оптимальных параметров, поэтому были сформулированы полная и сокращенная задачи оптимизации:

I - рама; 2 - цепной барабан; 3 гибкий рубящий рабочий орган; 4 - защитный кожух; 5 - электродвигатель привода платформы с пороспевинами; 6 - тросиковый привод платформы; 7 — платформа с поросяевина-ми; 8 - гидронасосная станция; 9 - гидро-мотар; 10 - ременная передача; 11 - провода от датчиков к ЭВМ; 12 - ртутный токосъемник

Рисунок 6 - Лабораторная установка для экспериментального исследования гибкого рубящего рабочего органа кустореза

'1щ{со0,ух,кБ,Мц,ар)^тт; hn{co0, v, ,кБ,Ыцгар)-> min; N(co0, vx ,ИБ,Ыц,ар)-* min;

F ™X Й).'. hE> А1Ц . «p) min •

'linfa,vx,hB)-> min;

hn (a)0,vx,h£)-> min; N[co0,vx,hE)-^ min.

В четвертом разделе приведены результаты экспериментального исследования.

Получены зависимости показателей эффективности /щ, Ап, jV от параметров кустореза со0, vx и /гБ в виде полиномов второго порядка:

/щ(©о, vx, АБ) = 0J07 ш,,2 + 6,699 vx2 4- 0,087 /гБ2 + 0,139 co0-vx + + 0,042 Шо-йБ + 0,417 vx-/¡B - 19,703 ю0 - 9,36 vx - 1,784 hs + 149,02;

Ап(юо, vx, АБ) = 1,210 ш02 + 22,41 vx2 + 0,204 h¿ - 0,056 co0'vx -- 8,333-10~3 оэо-Аб -0,194 vx-AB - 29,232 а>0 - 24,637 vx - 3,383 АБ + 200,25;

jV(cü0, vx, /гБ) = 0,137 ю02 + 14,69 vx2 + 0,207 h¿ - 0,014 ffl0-vx + + 0,018 ©0-/гБ~ 0,014 vx-AB- 1,903 со0- 12,19 vx- 5,179 /гБ +42,13.

Полученные таким образом зависимости /щ(соо, vx, йБ), Ап(юо> vx, АБ) и ÍV(cü(), vx, Ag) графически изображены и проанализированы с помощью их двухмерных "срезов" (на рисунке 7 приведены три "среза" зависимости jV(coo, vx, Аб))- В результате анализа экспериментальных данных были сформулированы рекомендации по выбору основных параметров: соо = 5... 10 об/с; vx = 0,2...0,7 м/с; Аб = 9...13 см.

h, см 12,5

10,0

Y 'V n\\n\\vc W

■

Ш ш ///Уш SiiS

~__•<

/lj„ см 12,5

10,0

Г- 0

\

/

/

/ / у- /

-.0 - У* /

v„ см 0,95

0.70

0,20

' ' ' ^-

--- A\ww

ч\\\\\\\ уШ; Ii

'i / tj • / ¿o

0,20 0,45 0,70 0,95 v„ м/с 5,0 7,5 10,0 12,5 ш», об/с 5,0 7,5 10,0 12,5 ш„, об/с N( 10, vx, hü), кВт N(Юо, 0,70, hs), кВт N(со0, vx, 10), кВт

Рисунок 7 - Оптимальные области на экспериментально полученных функциях, представленных в виде линий уровня

Л/, кВт 3

60

40

20

♦ ♦ ♦

0,05 0,10

ЛБ, М

Рисунок 8 - Экспериментальные зависимости (показаны ромбиками) показателей эффективности /щ, Лп, N от частоты вращения цепного барабана со о, поступательной скорости кустореза ух и просвета между рабочим органом и уровнем почвы /?£. Для сравнения приведены соответствующие теоретические зависимости (изображены сплошной линией)

Полученные экспериментальным путем рекомендации несколько отличаются от теоретических, поэтому окончательные рекомендации, вынесенные в выводы автореферата, основаны на сопоставлении теории и эксперимента и дополнительном анализе влияния каждого из факторов (рисунок 8).

В пятом разделе определена технико-экономическая эффективность применения гибкого рубящего рабочего органа кустореза. В учебно-опытном

13

лесхозе ВГЛТА были проведены полевые исследования. На опытном участке преобладала поросль осины (средний диаметр порослевин 1,7 ± 0,2 см, средняя высота 1,4 ± 0,1 м). Кусторез с гибким рубящим рабочим органом агрега-тировался с трактором ЛТЗ-60А.

Одна из двух секций кустореза (левая) была оснащена серийными цепями кустореза ОЦ-2,3, вторая секция (правая) оснащена гибким рубящим рабочим органом. После прохода кустореза лесная поросль в целом удаляется как левой (рисунок 9а), так и правой секциями (рисунок 96). Однако секция с гибким рубящим рабочим органом эффективнее удаляет поросль. Показатели эффективности серийного и нового кустореза сведены в таблицу 1.

Рисунок 9 - Общий вид полосы, обработанной цепным (а) и гибким рубящим (б) рабочими органами

Таблица 1 - Сравнение показателей качества удаления поросли серийным и новым кусторезом в полевом эксперименте

Показатель Серийный кусторез Новый кусторез Величина эффекта

Доля удаленных порослевин Ру 0,83 ±0,03 0,93 ± 0,03 12%

Средняя длина щепы /щ, см 43 ±5 25 ±3 42%

Средняя высота остатков /?п, см 16 ± 2 10± 1 38%

Полевые исследования кустореза показали, что использование гибкого рубящего рабочего органа позволяет повысить качество удаления поросли не менее, чем на 12 %. Годовой экономический эффект при внедрении нового экспериментального образца гибкого рубящего рабочего органа кустореза составляет 76108,34 рублей, при сроке окупаемости дополнительных капитальных вложений 0,43 года.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Анализ технических средств, применяемых для осветления лесных культур, показал, что существующие кусторезы обладают довольно низкими показателями эффективности. Кроме того, известные теоретические и экспериментальные исследования рабочих процессов кусторезов с активными рабочими органами недостаточно адекватно описывают их взаимодействие с лесной порослью, что не позволяет достоверно оптимизировать их параметры и режимы.

2. Разработанная имитационная модель взаимодействия гибкого рубящего рабочего органа кустореза с порослью на основе метода конечных элементов позволяет по заданным параметрам кустореза, поросли и условиям эксплуатации определить энергетические затраты и качественные показатели удаления поросли.

3. Использование гибкого рубящего рабочего органа приводит к повышению вероятности удаления порослевин на 12 %, улучшению фрагментации порослевин на 42 %, уменьшению высоты остатков порослевин на 38 %, снижению энергоемкости на 22 % и увеличению скорости движения кустореза в 1,5 раза.

4. Наилучшие показатели эффективности кустореза наблюдаются при следующих кинематических параметрах: частоте вращения цепного барабана 10-14 об/с, скорости движения кустореза 0,7 м/с.

5. Оптимальные конструктивные параметры кустореза следующие: просвет между рабочим органом и уровнем почвы 9-12 см, стрела прогиба цепи 10 см, угол заточки кромок рубящих элементов 40°.

6. Исследования качественных показателей в производственных условиях выявили, что разработанное технологическое оборудование обеспечивает качественное удаление поросли на 93 %. Годовой экономический эффект при внедрении нового экспериментального образца гибкого рубящего рабочего органа кустореза составляет 76108,34 рублей, при сроке окупаемости дополнительных капитальных вложений 0,43 года.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях, рекомендованных ВАК Мннобрнауки России

1 Драпалюк, М. В. Моделирование рубящих элементов цепного кустореза [Текст] / М. В. Драпалюк, В. С. Полев // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. - 2010. - № 6. - С. 94-98.

2 Полев, В. С. Влияние частоты вращения цепного рабочего органа кустореза на эффективность его работы [Текст] / В. С. Полев // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета [Электронный ресурс]: научный журнал / КубГАУ. -Краснодар : КубГАУ, 2011. - № 03 (67), 2011. - 8 с. Шифр Информрегистра: 0421100012X0131. - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2011/04/pdf/24.pdf, 0,375 у.п.л. - Загл. с экран.

3 Полев, В. С. Оптимизация параметров цепного кустореза с рубящими элементами на основе лабораторного экспериментального исследования

vj,

[Текст] / В. С. Полев // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета [Электронный ресурс]: научный журнал / КубГАУ. - Краснодар: КубГАУ, 2011. - №08 (72) -9с.- Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/201 l/08/pdf/14, pdf - Загл. с экран. Свидетельство на программное обеспечение ЭВМ

4 Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2011614473 РФ Моделирование цепного кустореза с рубящими элементами [Текст] / В. С. Полев, М. В. Драпалюк, В. В. Посметьев ; правообладатель ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия». -2011612449 ; заявл. 08.04.2011 ; зарег. 06.06.2011.

Статьи и материалы конференции 5 Бухтояров, J1. Д. Рациональное освоение лесов с помощью машин и орудий, оптимально приспособленных к требуемому технологическому процессу [Текст] / Л. Д. Бухтояров, М. В. Драпалюк, В. С. Полев // Приоритетные направления развития науки и технологий : доклады Всероссийск. на-учн.-техн. конф. / под общ. ред. чл.-корр. РАН В. П. Мешалкина. - Тула : Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 45-46.

6 Полев, В. С. К вопросу разработки предохранительного устройства для кустореза [Текст] / В. С. Полев, М. В. Драпалюк, В. В. Стасюк И Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров : межвуз. сборник науч. трудов ; ВГЛТА. - Воронеж, 2008. - Вып. 13. - С. 98-101.

7 Полев, В. С. Разработка кустореза с гибким рабочим органом для агротехнического ухода в междурядьях лесных культур [Текст] / В. С. Полев // Вузовская наука - региону: Материалы восьмой всероссийской научно-технической конференции. В 2-х т. - Вологда : ВоГТУ, 2010,- 255-257 с.

Просим принять участие в работе диссертационного совета Д 212.034.02 или выслать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с подписями, заверенными гербовой печатью, по адресу 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, Воронежская государственная лесотехническая академия, ученому секретарю. Телефон/факс 8-(473)-253-72-40, факс 8-(473)-253-84-61.

Полев Виктор Сергеевич

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГИБКОГО РУБЯЩЕГО РАБОЧЕГО ОРГАНА КУСТОРЕЗА ДЛЯ ОСВЕТЛЕНИЯ ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР

05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Подписано к печати 28.10.2011 г. Заказ № 703.

Объем 1,0 усл. п. л. Тир. 100 экз. Отпечатано в РА ООО «Оптовик Черноземья» г. Воронеж, ул. Ленина, 73

ВВЕДЕНИЕ.

1 Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1 Современные технологии осветления лесных культур.

1.2 Анализ конструкций кусторезов и осветлителей.

1.3 Обзор теоретических исследований процесса взаимодействия рабочего органа с порослью.

1.4 Выводы, цель и задачи исследования.

2 Теоретические исследования процесса взаимодействия гибкого рубящего рабочего органа с порослью.

2.1 Методика моделирования процесса взаимодействия гибкого рубящего рабочего органа с порослью.

2.2 Влияние конструктивных и технологических параметров кустореза на эффективность его работы.

2.3 Двухфакторная оптимизация параметров рабочего органа кустореза.

2.4 Выводы.

3 Методика и стратегия экспериментального исследования.

3.1 Объект экспериментального исследования и условия проведения лабораторных экспериментов.

3.2 Планирование многофакторного эксперимента. 1 ^

3.3 Методика экспериментальных исследований. Ш

3.4 Выводы И

4 Результаты экспериментальных исследований. И

4.1 Результаты базового эксперимента.

4.2 Оптимизация основных параметров кустореза.

4.3 Влияние основных параметров кустореза на его эффективность.

4.4 Выводы. I ж шшт штж.т&. ии» штш*щв».т штш ш ШШ1ШШШШШШ ЩШШШШ £ I ШШ ШШШ%ШШШШ11Ш1М 1 Ы.1&Ш и

5 Технико - экономическая эффективность применения гибкого рубящего рабочего органа кустореза.

5.1 Результаты производственных испытаний экспериментального образца гибкого рубящего рабочего органа кустореза.

5.2 Расчет экономической эффективности.

Актуальность исследования. В соответствии с Лесным Кодексом РФ выращивание лесных культур - одно из основных мероприятий восстановления, повышения продуктивности, сохранения и улучшения качественного состава лесов. Для обеспечения нормального роста лесных культур требуется проведение агротехнических и лесоводственных уходов. Наиболее важным для молодняков является осветление, которое проводится в целях предотвращения зарастания поверхности почвы в междурядьях порослью малоценных древесных пород, а также сорной травянистой и кустарниковой растительностью. Для осветления лесных культур применяются: отвальные кусторезы, такие как ДП-24; рубщик коридоров РКР-1,5; катки измельчители КСЖ-2.0, КУЛ-2; тракторные кусторезы КОН-2,3, КО-1.5, КОМ-2,3, ОЦ-2,3 и др. Анализ рабочих органов данных машин показывает, что использование пассивных рабочих органов не обеспечивает удовлетворительного срезания растительности диаметром до 6 см, использование же рабочих органов в виде фрез ведет к повышению энергоемкости по сравнению с дисковыми пилами. Рабочие органы в виде дисковых пил имеют низкую надежность, так как при перекосах происходит их заклинивание и поломка. Наиболее перспективными для осветления лесных культур представляются гибкие рубящие рабочие органы, так как они обладают низкой энергоемкостью и высокой эффективностью процесса резания и способны отклоняться от непреодолимых препятствий.

Опыт показывает, что в настоящее время существующие кусторезы и осветлители обладают довольно низкими показателями эффективности уничтожения поросли. Кроме того, известные теоретические и экспериментальные исследования рабочих процессов кусторезов с активными рабочими органами недостаточно адекватно описывают их взаимодействие с лесной порослью, что не позволяет достоверно оптимизировать их параметры и режимы. Таким образом, для повышения качества удаления поросли и сопутст , лшжжжлшшшшяжяшшшшшйшшт/шшмшяж**1™ вующей кустарниковой и травянистой растительности существует необходимость изучения процессов взаимодействия гибкого рубящего рабочего органа кустореза с порослью, совершенствования конструкции такого рабочего органа.

Работа выполнена в соответствии с госбюджетной темой ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» «Совершенствование технологий, машин и оборудования лесного комплекса» (№ гос. регистрации 01.2.00609242).

Степень разработанности проблемы. Вопросами создания лесных культур и последующих лесоводственных уходов занимались В. Л. Аравийский, В. Г. Атрохин, И. М, Бартенев, В. Л. Божак, В. И. Казаков, И. В. Казаков, Ф. В. Пошарников, Д. Н. Афоничев, Н. П. Калиниченко, А. П. Молчанов, М. В. Драпалюк, А. И. Писаренко, А. Р. Родин, В. Н. Суворов, И. В. Трещев-ский, В. В. Цыплаков, Л. Д. Бухтояров и др.

Исследованием процесса резания поросли занимались В. П. Горячкин, В. А. Желиговский, Л. П. Крамаренко, Н. Е. Резник, Е. С. Босой и другие ученые, которые установили аналитические зависимости, раскрывающие сущность процесса бесподпорного среза, но не выявили закономерности взаимодействия гибкого рубящего рабочего органа с порослью.

Из анализа теоретических исследований параметров существующих технических устройств для удаления поросли следует, что наиболее перспективными являются кусторезы с активными гибкими рубящими рабочими органами. Однако рабочие процессы и параметры гибких рубящих рабочих органов недостаточно исследованы.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является повышение качества осветления лесных культур путем обоснования параметров гибкого рубящего рабочего органа кустореза, обеспечивающих эффективное уничтожение поросли.

В соответствии с поставленной целью в диссертации решаются следующие основные задачи.

1. Разработать математическую модель процесса взаимодействия гибкого рубящего рабочего органа кустореза с порослью.

2. Обосновать оптимальные геометрические и кинематические параметры гибкого рубящего рабочего органа кустореза, обеспечивающие высокую эффективность уничтожения поросли.

3. Экспериментально определить закономерности взаимодействия гибкого рубящего рабочего органа кустореза с порослью.

4. Разработать опытный образец кустореза, оснащенного гибким рубящим рабочим органом, провести его испытания и дать рекомендации по проектированию кустореза.

Предмет и объект исследования. Объектами исследования являются гибкий рубящий рабочий орган, система привода кустореза, лесная поросль.

Предметом исследования являются математическая модель, методы и алгоритмы поиска оптимальных конструктивных и технологических параметров рабочего органа кустореза.

Методологическая, теоретическая и эмпирическая база исследования. Теоретическое исследование произведено на основе методов математического моделирования, классической механики, аналитической геометрии, дискретных элементов. Лабораторный эксперимент поставлен на основе теории планирования эксперимента. Обработка результатов измерений производилась методами математической статистики с применением современных средств вычислительной техники и стандартных ЭВМ-программ.

Научные результаты, выносимые на защиту:

1. Математическая модель процесса взаимодействия гибкого руб*яхцего рабочего органа кустореза с порослью, позволяющая обосновать его оптимальные параметры и режимы работы.

2. Оптимальные параметры гибкого рубящего рабочего органа кгуг^'тоРе" за и режимы его работы, позволяющие усовершенствовать конструкцисю кустореза и повысить эффективность уничтожения поросли.

3. Закономерности процесса взаимодействия гибкого рубящего рабочего органа кустореза с порослью, позволяющие оценить качественные показатели и энергоемкость процесса при различных режимах работы.

4. Рекомендации по проектированию кустореза, оснащенного гибким рубящим рабочим органом, обеспечивающие его эффективное применение при уходах за лесными культурами.

Научная новизна результатов исследования:

1. Разработана математическая модель процесса взаимодействия гибкого рубящего рабочего органа кустореза с порослью, отличающаяся учетом влияния его параметров и режимов работы на качество и энергоемкость осветления лесных культур.

2. Обоснованы геометрические параметры гибкого рубящего рабочего органа кустореза, отличающиеся оптимальными значениями, полученными по критериям качества и энергоемкости процесса удаления поросли.

3. Установлены режимы работы кустореза с гибким рубящим рабочим органом, отличающиеся учетом оптимальных параметров усовершенствованного гибкого рубящего рабочего органа.

4. Определены закономерности изменения показателей качества и энергоемкости процесса удаления поросли, которые учитывают совместное влияние геометрических и кинематических параметров гибкого рубящего рабочего органа кустореза.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость заключается в установлении влияния конструктивных и технологических параметров гибкого рубящего рабочего органа на процесс удаления поросли; разработке математической модели процесса взаимодействия гибкого рубящего рабочего органа с порослью, которые расширяют знания о процессах резания поросли.

Разработанные алгоритмы, программа для ЭВМ, рекомендации по выбору параметров гибкого рубящего рабочего органа кустореза позволяют проектировать кусторезы и обосновывать режимы их работы при удалении поросли.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Полученные научные результаты соответствуют п. 5 области исследования «Обоснование и оптимизация параметров и режимов работы лесозаготовительных и лесохозяйственных машин » паспорту специальности 05.21.01. - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства.

Апробация и реализация результатов диссертации. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежской государственной лесотехнической академии (2008-2011 гг.).

Публикации. Основные научные результаты диссертации опубликованы в 7 работах, включая 3 статьи - в изданиях, включенных в перечень российских рецензируемых научных журналов, 2 публикации без соавторов и 1 свидетельство государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура диссертации. Общий объем диссертационной работы представлен на 185 страницах, включающих 162 страницу основного текста, состоящих из введения, пяти разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников, включающих 117 наименований, 7 приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Анализ технических средств показал, что существующие кусторезы обладают довольно низкими показателями эффективности. Кроме того, известные теоретические и экспериментальные исследования рабочих процессов кусторезов с активными рабочими органами недостаточно адекватно описывают их взаимодействие с лесной порослью, что не позволяет достоверно оптимизировать их параметры и режимы.

2. Разработана имитационная модель взаимодействия гибкого рубящего рабочего органа кустореза с порослью на основе метода конечных элементов. Модель позволяет по заданным параметрам кустореза, поросли и условиям эксплуатации определить энергетические затраты и качественные показатели удаления поросли.

3. Использование гибкого рубящего рабочего органа приводит к повышению вероятности удаления порослевин на 12 %, улучшению фрагментации порослевин на 42 %, уменьшению высоты остатков порослевин на 38 %, снижению энергоемкости на 22 % и увеличению скорости движения кустореза в 1,5 раза.

4. Наилучшие показатели эффективности кустореза наблюдаются при следующих кинематических параметрах: частоте вращения цепного барабана 10-14 об/с, скорости движения кустореза 0,7 м/с.

5. Оптимальные конструктивные параметры кустореза следующие: просвет между цепным барабаном и уровнем почвы 9—12 см, стрела прогиба цепи 10 см, угол заточки кромок рубящих элементов 40°.

6. Исследования качественных показателей в производственных условиях выявили, что разработанное технологическое оборудование обеспечивает качественное удаление поросли на 93%. Годовой экономический эффект при внедрении нового экспериментального образца гибкого рубящего рабочего органа кустореза составляет 76108,34 рублей, при сроке окупаемости дополнительных капитальных вложений 0,43 года.

1. Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных решений Текст. : учеб. пособие / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский М. : Наука, 1976. - 279 с.

2. Амортизационные отчисления на полное восстановление основных фондов №1072 (Положение о порядке начисления амортизационных отчислений по основным фондам № ВГ-21-Д) Текст. М. : Изд-во «Ось - 89», 1997. - 144 с.

3. Аппель, В. С. Теоретическая механика Т. 1. Статика. Динамика точки Текст. / В. С. Аппель ; пер. с 5-го фр. изд. И. Г. Малкина. — М. : Физматлит, i960 1960. - 515 с.

4. Афоничев, Д. Н. Обоснование параметров притрассовых резервов грунта в системе автоматизированного проектирования Текст. / Д. Н. Афоничев // Лесной вестник. 2009. - № 4. - С. 83-86.

5. Баранов, А. И. Машины и механизмы для лесного хозяйства Текст. : учеб. пособие / А. И. Баранов. М. : Гослесбумиздат, 1962. - 380 с.

6. Бартенев, И. М. Машины и механизмы для рубок ухода : современный технический уровень Текст. / И. М. Бартенев, Г. Л. Котляр // Лесное хозяйство. 1992. - № 2-3. - С. 48-50.

7. Бекташи, Тофик Гейдар оглы Теория удара и ее применение к решениям практических задач Текст. : учеб. пособие / Тофик Гейдар оглы Бекташи. Баку : Маариф, 1987. - 153 с.

8. Цепные режущие устройства лесозаготовительных машин Текст. / Л. H Беловзоров, С. В. Дмитриев, Ю. А. Рудаков, В. 3. Матюшкин. М., 1982. - 134 с.

9. Бершадский, А. Л. Резание древесины Текст. / А. Л. Бершадский, П. И. Цветаева. Минск : Вышэйш. Шк., 1975. - 304 с.

10. Боровиков, А. М. Исследование влияния температуры и влажности на упругость, вязкость и пластичность древесины Текст. : дис. . канд. техн. наук: 05.21.016 защищена / А. М. Боровиков. Архангельск, 1968- 149 с.

11. Буш, К. К. Экологические и технологические основы рубок ухода Текст. / К. К. Буш, И. К. Иевинь. Рига: Зинатне, 1984 . - 172 с.

12. Варфоломеев, В. Е. Осветление культур ели на нераскорчёванных вырубках Текст. / В. В. Варфоломеев //Лесное хозяйство. 1989. - № 12. - С. 22-24.

13. Василенко, И. Ф. Василенко Теория режущих аппаратов жатвенных машин Текст. / И. Ф. Василенко // Труды ВИСХОМ. Сб. 5. М., 1937.-С. 7-114.

14. Василенко, И. Ф. Экспериментальная теория режущих аппаратов Текст. / И. Ф. Василенко. М.; Л. : Гослесбумиздат, 1936. -134 с.

15. Воскресенский, С. А. Резание древесины Текст. / С. А. Воскресенский. М. : Гослесбумиздат, 1955. - 199 с.

16. Гасюк, Л. С. Борьба с пневой порослью лиственных пород при выращивании культур дуба черешчатого Текст. / Л. С. Гасюк // Лесное хозяйство. М., 1992. - № 8-9. - С. 40.

17. Герасименко, В. Я. Разработка и обоснование параметров срезающего механизма полуавтоматичексой машины для рубок ухода за молодыми культурами сосны Текст. : дис. . канд. техн. наук: 05.21.01: защищена / В. Я. Герасименко. Харьков, 1988. - 266 с.

18. Горский, В. Г. Планирование промышленных экспериментов (модели динамики) Текст. : учеб. пособие / В. Г. Горский, Ю. П. Адлер, А. М. Талалай. М. : Металлургия, 1978. - 288 с.

19. ГОСТ 20915-75. Сельскохозяйственная техника. Методы определения условий испытаний Текст. М. : Изд-во стандартов, 1975. -119 с.

20. Гражданский кодекс Российской Федерации Текст. : с изм. и доп. на 10 февр. 2011 г. Ч. 1,2, 3 и 4. -М. : Эксмо, 2011.-512 с.

21. Грановский, В. А. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях Текст. : учеб. пособие / В. А. Грановский, Т. Н. Сирая. Л. : Энергоатомиздат, 1990. -288 с.

22. Гутьяр, Е. М. К теории резания стеблей Текст. / Е. М. Гутьяр // Сельхозмашина. 1931. - № 7. - С. 12-13.

23. Дегтярев, Ю. И. Методы оптимизации Текст. : учеб. пособие для вузов / Ю. И. Дегтярев. М. : Сов. радио, 1980. - 272 с.

24. Драпалюк, М. В. Моделирование рубящих элементов цепного кустореза Текст. / М. В. Драпалюк, В. С. Полев // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2010. - № 6. - С. 94-98.

25. Еньков, Е. И. Теллермановский лес и его восстановление Текст. / Е. И. Еньков. Воронеж : ВГУ. - 1976. - 216 с.

26. Желиговский, В. А. Экспериментальная теория резания лезвием Текст. / В. А. Желиговский // Труды МИМЭСХ. М., 1940. - Вып. 9. - С. 27.

27. Захаренков, Ф. Е. О некоторых зависимостях процесса обрезки сучьев методом силового резания Текст. / Ф. Е. Захаренков // Лесной журнал. -1964.-№2.-С. 21-23.

28. Зима, И. М. Механизация лесохозяйственных работ Текст. / И. М. Зима, Т. Т. Малюгин. М. : Лесн. пром-сть, 1976. - 416 с.

29. Зяблов, В. П. Основы теории технологии процесса резания в режущих аппаратах кормоприготовительных машин Текст. / В. П. Зяблов. -М. : Машиностроение, 1964. 123 с.

30. Иванов, Л. А. Свет и влага в жизни наших древесиных пород Текст. / Л. А. Иванов. М.-Л. : Изд-во АН СССР, 1946. - 60 с.

31. Ивашко, А. А. Вопросы теории резания органических материалов лезвием Текст. / А. А. Ивашко // Тракторы и сельхозмашины. -1958. № 2. -С. 15-17.

32. Иевлев, А. И. Исследование режущего аппарата с пильной цепью повышенной устойчивости Текст. : дис. . канд. техн. наук: 05.420: защищена / А. И. Иевлев. Воронеж, 1972. - 208 с.

33. Изюминский, П. П. Машина для рубок ухода в молодняках Текст. / П. П. Изюминский, Ф. Г. Стахейко, И. К. Ильиченко // Лесное хозяйство. 1973. - № 10. - С. 56-58.

34. Инженерные расчеты на ЭВМ : справочное пособие Текст. / под ред. В. А. Троицкого. Л. : Машиностроение, 1979. - 288 с.

35. Ишлинский, А. Ю. Задача о скорости косьбы злаков Текст. / А. Ю. Ишлинский // Сельхозмашина. 1937. - № 5-6. - С. 18-21.

36. Казаков, В. И. Обоснование технологических параметров фрезерования почвы с древесинными включениями на нераскорчёваннйх вырубках Текст. : дис. . канд. техн. наук: 05.21.01: защищена / В. И. Казаков. Пушкино, 1982 - 199 с.

37. Казаков, И. В. Лесохозяйственная техника, разработанная ВНИИЛМ и ЦОКБлесхозмаш Текст. / И. В. Казаков // Пушкино, ВНИИЛМ, 2006.-37с.

38. Кириллов, Е. В. Исследование процессов резания древесины и сучьев без образования стружки Текст. : автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.21.01 /Е. В. Кириллов. М., 1967.-20 с.

39. Козинов, Г. Л. Беззажимная распиловка древесины гибкими нитями Текст. : дис. . канд. техн. наук: 05.21.01 / Г. Л. Козинов, [Сиб. гос. технолог, ун-т]. Воронеж , 1999. - 338 с.

40. Константинов, В. А. Определение критической скорости резания свободного стебля Текст. / В. А. Константинов // Тракторы и сельхозмашины. 1964. - № 12. - С. 20-22.

41. Константинов, В. Д. Исследование процесса и параметров устройств бесстружечного ножевого перерезания стволовой древесины нитями Текст. : дис. . канд. техн. наук. / В. Д. Константинов, [ЦНИИНЭ]. -М., 1973.- 181 с.

42. Кузьмичев, Д. А. Автоматизация экспериментальных исследований Текст. : учеб. пособие / Д. А. Кузьмичев, И. А. Радкевич — М. : Наука, 1983.-392 с.

43. Курапцев, Н. Ф. Определение сил действующих на резец при косоугольном резании Текст. / Н. Ф. Курапцев // Научные труды / Кар. НИИЛП. Петразаводск, 1969. - 20 с.

44. Леонов, Б. А. Исследование процесса ножевой раскряжовки круглых материалов Текст. : дис. . канд. техн. наук. / Б. А. Леонов. — Химки, 1971.-230 с.

45. Лукин, И. Н. Отклонение стебля при безопорном срезе Текст. / И. Н. Лукин // Тракторы и сельхозмашины. 1967. - № 12. - С. 22-23.

46. Майоров, Л. И. Исследование работы тракторного кустореза в хвойно-лиственных молодняках Текст. / Л. И. Майоров // Лесное хозяйство. -1979.-№ 11.-С. 24-25.

47. Мельников, С. В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов Текст. : учеб. пособие / С. В. Мельников, В. Р. Алешкин, П. М. Рощин. Л. : Колос, 1980. - 168 с.

48. Моделирование сельскохозяйственных агрегатов и их систем управления Текст. : учеб. для вузов / под ред. А. Б. Лурье. Л. : Колос, 1979. -312 с.

49. Мореев, В. П. Механизация расчистки площадей от древесной и кустарниковой растительности Текст. / В. П. Мореев. М. : Лесн. хоз-во, 1966.-29 с.

50. Набатов, Н. М. Экологические проблемы лесовосстановления в лесной зоне Европейской части России Текст. / Н. М. Набатов, С. А. Родин // Лесное хозяйство. 1993. - № 4. - С. 6-8

51. Налоговый кодекс РФ Электронный ресурс. Ч. 2 : от 05.08.2000 № 117-ФЗ (в ред. 19.07.11) // ИПС КонсультантПлюс.

52. Нартов, П. С. Опыт использования гидрообъёмного привода активных рабочих органов лесохозяйственных машин Текст. / П. С. Нартов, П. И. Попиков. М. : ЦБНТИгослесхоз, 1974. - 86 с.

53. Нартов, П. С. Переоборудование лесной фрезы ФЛУ-0,8 на гидравлический привод Текст. / П. С. Нартов, П. И. Попиков // Лесохозяйственная информация / ЦБНТИлесхоз. М., 1972. - № 2. - С. 57-59.

54. Нартов, П. С. Проектирование и расчёт лесохозяйственных машин Текст. : учеб. пособие / П. С. Нартов. Воронеж : ВГУ, 1980. - 192 с.

55. Негина, Н. Н. Планирование на предприятиях лесной промышленности Текст. : учеб. пособие / Н. Н. Негина. М. : ГОУ ВПО МГУЛ, 2005.- 185 с.

56. Новиков, Ю. Ф. Теория и расчет ротационного режущего аппарата с рубящими рабочими органами Текст. / Ю. В. Новиков // Сельхозмашина. 1957. - № 8. - С. 1-5.

57. О классификации основных средств, включаемых в амортизационные группы Электронный ресурс. : Постановление1.l IS II ■ i.it і! і і і ill ll . і її і Hiuau

58. Правительства РФ от 01.01 2002 г. (ред. От 10.12.2010 г.) // ИПС КонсультантПлюс.

59. ОСТ 70.2.16-73. Испытания сельскохозяйственной техники. Методы эксплуатационно-технологической оценки Текст. М. Союзсельхозтехника, 1974. - 24 с.

60. Отраслевые методические указания и нормативно-справочные материалы для определения экономической эффективности новой техники в тракторном и сельскохозяйственном машиностроении Текст. / под. ред. Ф. И. Яловенко. М., 1976. - 230 с.

61. Отраслевые методические указания по определению экономической эффективности использования в лесном хозяйстве новой техники, изобретений и рацпредложений Текст. — М., 1981.-45 с.

62. Першина, О. Ф. Исследование процесса глубокого фрезерования закустаренных земель при их сельскохозяйственном освоении Текст. : дис. . канд. техн. наук: защищена / О. Ф. Першина. М., 1971. - 169 с.

63. Петров, А. П. Экономика лесного хозяйства Текст. : учеб. для вузов/ А. П. Петров, В. А. Ильин, Г. Н. Николаева. М. : Экология, 1993. -317 с.

64. Писаренко, А. И. Создание искусственных лесов Текст. / А. И. Писаренко, М. Д. Мерзленко. М., 1990. - 270 с.

65. Полупарнев, Ю. И. Почвообрабатывающие машины Текст. / Ю. И. Полупарнев, И. М, Бартенев, Л. Т. Свиридов ; ВГЛТА. Воронеж, 1997. -114 с.

66. Попиков, П. И. Исследования работы лесной почвообрабатывающей фрезы с гидрообъёмным приводом Текст. : автореф. дис. . канд. техн. наук / П. И. Попиков. Воронеж, 1973. - 19 с.

67. Попиков, П. И. Обоснование параметров ротационной машины для уничтожения поросли на вырубках при лесовосстановлении Текст. / П.

68. И. Попиков, П. Э. Гончаров, С. В. Пономарев // Проблемы и перспективы лесного комплекса : материалы межвузовской научно-практической конференции, Воронеж, 26-27 мая, 2005 г. / ВГЛТА. Воронеж, 2005. - Т. 2. -С. 59-62.

69. Попиков, П. И. Проектирование самоходных лесных машин Текст.: учеб. пособие / П. И. Попиков, Л. Д. Бухтояров ; ВГЛТА. Воронеж, 2002. - 90 с.

70. Пошарников, Ф. В. Технология и машины лесовосстановительных работ Текст. : учеб. пособие / Ф. В. Пошарников ; Фед. агентство по образованию. ГОУ ВПО ВГЛТА. Воронеж, 2006. - 523 с.

71. Пошарников, Ф. В. Технология и техника в лесной промышленности Текст. : учеб. пособие / Ф. В. Пошарников ; ВГЛТА. -Воронеж, 1998.-180 с.

72. Пошарников, Ф. В. Устройства снижающие энергоемкость резания древесины Текст. / Ф. В. Пошарников // Лесная промышленность. -1995.-№4.-С. 25-26.

73. Прохоров, Л. Н. Машины для рубок ухода и промежуточного лесопользования Текст. / Л. Н. Прохоров, В. Ф. Зинин // Лесное хозяйство. -1995. -№ 5. -С. 16-17.

74. Раев, Б. Г. Резание стеблей без противорежущей части Текст. / Б. Г. Раев // Вестник сельскохозяйственной науки. 1962. - № 11. — С. 20-23.

75. Раицкий, К. М. Экономика предприятия Текст. / К. М. Раицкий. -М. : Маркетинг, 1999. 693 с.

76. Расчет и проектирование строительных и дорожных машин на ЭВМ Текст. / под ред. Е. Ю. Малиновского. М. : Машиностроение, 1980. -216 с.

77. Ротор кустореза Текст. : информационный листок / И. М. Бартенев, В. П. Попиков, М. В. Драпалюк, Л. Д. Бухтояров. Воронеж : ВоронежЦНТИ, 2003. - 2 с. - №79-214-03.

78. Румшинский, Л. 3. Математическая обработка результатов эксперимента Текст. : справочное руководство / Л. 3. Румшинский. М. :i I 1 II 1 I i I i I II 1UII I I I ii Hit I i I II I II ttl í 1 III i ШШИ ■1. Наука, 1971.- 192 c.

79. Савина, А. В. Физиологическое обоснование рубок ухода / А. В. Савина, М. В. Журавлёва. -М. : Лесн. пром-сть, 1978. 104 с.

80. Сергеев, И. В. Экономика предприятия Текст. / И. В. Сергеев. -М. : Финансы и статистика, 1999. 410 с.

81. Сериков, Ю. М. Новая машина для обработки почвы на вырубках Текст. / Ю. М. Сериков, В. Т. Дегтев // Лесное хозяйство. 1995. - № 4. - С. 43-45.

82. Синеоков, Г. Н. Теория и расчет почвообрабатывающих машин Текст. / Г. Н. Синеоков, И. М. Панов. М.: Машиностроение, 1977. - 328 с.

83. Советов, Б. Я. Моделирование систем Текст. : учебное пособие / Б. Я. Советов, С. А. Яковлев. М. : Высш. шк., 1998. - 319 с.

84. Совков, А. Ф. Обоснование режимов работы и параметров активного рабочего органа черенкового типа для резания почв, насыщенных корнями Текст. : дис. . канд. техн. наук. / А. Ф. Совков. Воронеж, 1982. -200 с.

85. Справочник по сопротивлению материалов Текст. / под ред. Г. С. Писаренко, А. П. Яковлева, В. В. Матвеева. — Киев : Наукова думка 1975. -704 с.

86. Теория, конструкция и расчет сельскохозяйственных машин Текст. / Е. С. Босой, О. В. Верняев, И. И. Смирнов, Е. Г. Султан-Шах. М. : Машиностроение, 1978. - 568 с.

87. Тимофеев, В. П. Осветления и прочистки Текст. / В. П. Тимофеев. -М. : Лесн. пром-сть, 1961. 67 с.

88. Трофимов С. Д. Исследование косого среза толстостебельных растений. Текст. / С. Д. Трофимов // Сельхозмашина. 1957. - № 5. - С. 6 -7.

89. Федоров, В. В. Теория оптимального эксперимента / В. В. Федоров. М. : Наука, 1971. - 312 с.

90. Фетищева, 3. И. Учебно-методическое пособие по дипломному проектированию для студентов спец. 170400, 230100. Текст. / 3. И. Фетищева, Н. С. Горшенина, И. Н. Назаренко. М. : Изд-во МГУ Л, 2003. - 62 с.

91. Фетищева, 3. И. Экономика предприятий лесной промышленности Текст. : учеб. пособие / 3. И. Фетищева. М. : МГУ Л, 2002. - 370 с.

92. Фетищева, 3. И. Экономические основы деятельности лесопромышленных предприятийТекст. : учеб. пособие / 3. И. Фетищева, Н. Н. Негина, Т. В. Рыжова. М. : Изд-во МГУЛ, 2003. - 460 с.

93. Финни, Д. Введение в теорию планирования экспериментов Текст. / Д. Финни ; пер. с англ. М. : Наука, 1970. - 287 с.

94. Цыплаков, В. В. О доступности вырубок степной и лесостепной зон Поволжья для лесокультурной техники Текст. / В. В. Цыплаков // Лесное хозяйство, лесомелиорация и охрана природы : сб. науч. работ / Сарат. СХИ. Саратов, 1993. - С. 103-109.

95. Шахов, Е. Н. Параметры кустореза-осветителя с активными рабочими органами Текст. / Е. Н. Шахов // Теоретические и экспериментальные обоснования параметров лесохозяйственных машин : сб. науч. тр. / ВНИИМ. М., 1981. - С. 54-60.1. TN:=0 ;

96. Начальное распределение элементов ветви} for к :=1 to 2 do for i:=l to 6 do begin1. Ak,0.N:=6;

97. Ak,i.x:=0.0+(k-1)*0.2+random*0.00001;

98. Ak,i.s:=-0.15+(i-1)*dA*(4*0.9+Nat){0.9}trandom*0.00001

99. Ak, 0. . N : =NA ; A[k,i].x:=xpos; A[k,i].s:=spos;

100. Ak,i. .y:=0+(i-1)*dA+random*0.00001 ; A[k,i] .vx:=0 ; A[kf i] .vs:=0; A[k,i] .vy:=0 ; A[k,i].D:=dA; A[k,i].m:=mA; A[k,i],ch:=false; end; end;

101. Склеивание} for k:=l to NV do for i:=1 to Ak,0.N do for j:=l to A[k,0].N doif sqrt (sqr (Ak, i. .x-A[k,. j] .x) +sqr (A[k,i] . s-A[k,j] .s)+sqr(A[k,i] .y-A[k,j] .y))<(A[k,i] .D*1.2)then SKL[k,i,j]:=true else SKL[k,i,j]:=false;1. FFi:=0 ;

102. Основной цикл} t:=0 ; e:=0 ;for о :=1 to 100000(52000} doaljc,IJ .i!"y: =aк,ij .isy-jcx* . vyj ;end;

103. Интегрирование уравнений движения} for к:=1 to NV do for i:=l to Ak,0.N do beginif (k>2) and (i<3) then continue;if (k<=2) and ((i=l)or(i=Ak,0.N))then continue;

104. Ak, i.x:=A[k,i].x+A[k,i].vx*dt+A[k,i].Fx/A[k,i].m*dt*dt/2;

105. Ak, i.s:=A[k,i].s+A[k,i].vs*dt+A[k,i].Fs/A[k,i].m*dt*dt/2;

106. Ak,i. .у :=A[k,i] .y+A[k,i] . vy*dt+A[k, i] .Fy/A[k,i] .m*dt*dt/2

107. Ak,i.vx:=A[k,i].vx+A[k,i].Fx/A[k,i].m*dt;

108. Ak,i.vs:=A[к,i].vs+A[k,i].Fs/A[k,i].m*dt;

109. Ak,i.vy:=A[k,i],vy+A[k,i].Fy/A[k,i].m*dt;end;

110. Расчет средней высоты остатков поросли} MidHeight:=0; for k:=3 to NV do begin i: =0 ; repeat i:=i+l; until SKLk,i,i+1.=false; MidHeight:=MidHeight+i; end;

111. MidHeight:=MidHeight/NVet{*A3,1.D};

112. Расчет средней длины щепок} Schep0.:=0; for k:=3 to NV do beginj:=l; {первая точка щепы} for i:=1 to (Ak,0.N-1) do beginif SKLk,i,i+1.=true then j:=j+l; if (SKL[k,i,i+1]=false)or(i=A[k,0].N-1) then begin

113. Schep0.:=Schep[0]+1; Schep[Schep[0]]:=j; j:=l; end; end; end; MidLength:=0; for i:=l to Schep[0] do

114. MidLength:=MidLength+Schep1.; MidLength:=MidLength/Schep0.;

115. Расчет распределения щепок по размеру}for i:=l to 100 do Raspr1.:=0;for i:=l to Schep0. do begin

116. RasprSchep1.:=Raspr[Schep[i]]+1; end; NTot:=0;for i:=l to Schep0. do NTot:=NTot+Schep1.;for i:=l to 100 do Raspr1.:=Raspri.*i/(NTot+le-10);

117. Расчет процента удаления порослевин} NumDel:=0; for k:=3 to NV do begin j:=l;for i:=1 to (Ak,0.N-1) doif SKLk,i,i+1.=false then j:=0; if j=0 then NumDel:=NumDel+l; end;1. NumDel: =NumDel/NVet ;

118. Расчет мощности} Power:=0; Power:=Power

119. A1,1. .Fx*Frad*cos(FFi+pi) +A[1,1] .Fy*Frad*sin(FFi+pi); Power:=Power

120. A1,6.Fx*Frad*cos(FFi+pi)+A[1,6].Fy*Frad*sin(FFi+pi);

121. Power:=Power-A2,1. .Fx*Frad*cos(FFi+0)+A[2,1] .Fy*Frad*sin(FFi+0) ;

122. Power:=Power-A2,6. .Fx*Frad*cos(FFi+0)+A[2,6] .Fy*Frad*sin(FFi+0) ;1. Power:=Power* inFreRate;

123. PowArro.:=Power*exp(-sqr(sqr(t*l.5/0.8*vx)));1. MidPow:=0;for i:=1 to о do

124. MidPow:=MidPow+PowArr1.; if o>0 then MidPow:=MidPow/о;

125. Вывод рисунка} if о mod 50 = 0 then With PaintBoxl.Canvas do begin

126. Pen.Color:=ClWhite; Brush.Color:=ClWhite; Rectangle(0,0,1000,800);

127. Pen.Color:=ClBlack; Brush.Color:=ClWhite; TextOut(50,600-280,'t = '+FloatToStr(t)); TextOut(50,615-280,'i = '+FloatToStr(o)); TextOut(50,640-280,'Средняя длина щеп = '+FloatToStr(MidLength));

128. TextOut(50,655-280,1 Средняя высота оставшихся = '+FloatToStr(MidHeight));

129. TextOut(50,670-280Доля удаленных ветвей = '+FloatToStr(NumDel));11 !■ 11 ii. шин Mtii им ■■!.■■ им —I mi »»» таит

130. Text0ut(50,685-280,'Средняя мощность = 1+FloatToStr(MidPow));

131. Рисуем график мощности} Rectangle(50,450,350,600) ; Rectangle(50,550,350,600); TextOut(36,450,'N' ) ; TextOut(335,603,'t'); MoveTo(50,600); for i:=l to 300 do1.neTo(50+i,550-round(PowArrround(i/300*o).*0.02));

132. Brush.Color :=ClWhite; {Рисование большого рисунка}

133. Pen.Color :=ClSilver; Brush.Color :=ClWhite; Pen.Color :=ClBlack; Rectangle(40,20,700,300); Rectangle(40,20,400,300); Rectangle(399,299,700,650); {Рисуем ветвь}

134. MoveTo(40+500+round((Ak,l. ,s)*zm) ,350+round((A[k,1] .x)*zm)) for i:=2 to A[k,0].N do1.neTo(40+500+round((Ak,i. .s)*zm) ,350+round((A[k,i] .x)*zm)) ; end; Pen.Width:=1;

135. Рисуем распределение щеп no размерам} Brush.Color:=ClWhite;

136. With PaintBoxl.Canvas do begin end;end;end.