автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Оценка эффективности технологических комплексов машин и создание новых средств механизации для лесовосстановления

АЛЯБЬЕВ АЛЕКСЕЙ ФЁДОРОВИЧ

На правах рукописи

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ МАШИН И СОЗДАНИЕ НОВЫХ СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ ДЛЯ ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЯ

Специальность 05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

цогш I I

МОСКВА-2011

4852095

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет леса»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Винокуров Василий Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Карпачев Сергей Петрович

доктор технических наук, профессор Ширнин Юрий Александрович

доктор технических наук, старший научный сотрудник Сидоров Сергей Алексеевич

Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия»

Защита диссертации состоится 16 сентября в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.146.03 при Московском государственном университете леса по адресу: 141005, г. Мытищи-5, Московской обл., 1-я Институтская, 1,МГУЛ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Московский государственный университет леса».

Автореферат разослан «_»_2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, , г

доктор технических наук, профессор 1 Б.М. Рыбин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Постоянное, неистощительное пользование лесами возможно только при своевременном и качественном их восстановлении. В последние годы площади вырубленных, погибших и поврежденных лесов непрерывно увеличиваются, а объёмы искусственного возобновления лесов недостаточны, что приводит к зарастанию площадей древесной порослью малоценных пород, и, как следствие, к неоптимальной структуре лесного фонда. В настоящее время доступный для ле-совосстановления лесокультурный фонд составляет более 750 тыс. га.

Решающее значение для обеспечения качественного лесовосстановления имеет степень оснащения предприятий современными машинами и механизмами. Созданные ранее технологические комплексы не везде обеспечивают производство лесных культур при затратах, позволяющих вести лесное хозяйство в современных условиях. Технологические комплексы нуждаются в совершенствовании и пополнении новыми эффективными средствами механизации. Ввиду большого разнообразия лесорастительных условий и условий ведения лесного хозяйства при выборе технологий и комплекса машин необходимо иметь экономически обоснованные рекомендации, учитывающие эти особенности.

Многообразие лесорастительных условий при создании лесных культур сводится к многообразию типов посадочных мест, которые формируются при обработке почвы. Созданные почвообрабатывающие машины базируются в основном на исследованиях, проведённых применительно к почвообрабатывающим машинам сельскохозяйственного назначения. При создании новых орудий для подготовки посадочных мест под культуры требуется проведение исследований по взаимодействию рабочих органов различных типов с лесными почвами.

Из-за отсутствия необходимых средств механизации особенно остро проблема лесовосстановления имеет место на горных склонах. В этих условиях процесс террасирования необходимо сочетать с корчёвкой пней и расчисткой от порубочных остатков.

Таким образом, из-за отсутствия современных средств механизации проблема лесовосстановления как в равнинных, так и в горных условиях является весьма актуальной.

Целью исследования является оценка эффективности технологических комплексов машин и разработка новых машин, реализующих эффективные технологии лесовосстановления.

Объектами исследований являются технологические комплексы машин, процессы обработки почвы, расчистки вырубок, корчёвки пней.

Предметом исследований являются рабочие органы для обработки почвы, расчистки вырубки, корчёвки пней.

Методы исследования. Применялись теоретические и экспериментальные методы исследований. В основу теоретических исследований положены анализ приведённых затрат при использовании технологических комплексов машин, математическое моделирование процессов взаимодействия почвы с передней и задней поверхностями двугранного клина, цилиндрическим отвалом,

процессов взаимодействия рабочих органов для расчистки вырубок с порубочными остатками и микропрофилем вырубки, методы математического анализа, статики сыпучей среды, сопротивления материалов, теории упругости, теории вероятности, теории случайных процессов. Экспериментальные исследования выполнялись в лабораторных и полевых условиях с использованием стандартных и разработанных автором методик с применением стандартных приёмов математической статистики. Обработка результатов исследований производилась с использованием стандартных и специально разработанных автором программ на базе компьютерной техники.

Научная новизна работы. Решена проблема обоснования технологических комплексов машин на основе разработанной методики оценки эффективности технологических комплексов машин. Выполненные исследования по взаимодействию двугранного клина с почвой позволили обосновать экономически эффективный технологический комплекс машин и разработать методы расчёта параметров специализированных почвообрабатывающих рабочих органов. Получены математические модели, описывающие взаимодействие двугранного клина и цилиндрического отвала с почвой, формирование призмы волочения при работе на расчистке вырубки, взаимодействие рабочих органов для расчистки с микропрофилем вырубки'. Модели позволяют определять характер взаимодействия двугранного клина с почвой, размеры элемента пласта, возникающие усилия, траекторию движения рабочих органов в зависимости от физико-механических свойств почвы, параметров двугранного клина, отвала и глубины резания, силовые и качественные характеристики процесса расчистки в зависимости от параметров рабочего органа и микропрофиля вырубки. Получены экспериментальные зависимости, с помощью которых определен тип рабочего органа для корчёвки пней.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена достаточным объёмом лабораторных и полевых исследований, производственной проверкой параметров разработанных рабочих органов машин, а также достаточно высокой сходимостью теоретических и экспериментальных данных.

Практическая ценность. Создано новое почвообрабатывающее орудие для дискретной обработки почвы ОДП-0,6, которое прошло производственную проверку в Сергиево-Посадском опытном лесхозе Московской области и Выш-неволоцском лесхозе Тверской области. Разработано оборудование для расчистки полос, корчёвки и террасирования ОКТ-3, которое прошло производственную проверку в Псебайском лесокомбинате Краснодарского края, Майкопском лесокомбинате и Краснооктябрьском спецсемлесхозе Республики Адыгея. По результатам приёмочных испытаний орудие ОДП-0,6 и оборудование ОКТ-3 рекомендованы к серийному производству. Результаты исследований реализованы в технических заданиях на разработку опытных образцов и использованы Центральным опытно-конструкторским бюро лесохозяйственного машиностроения при изготовлении опытных образцов.

Результаты исследований используются в учебном процессе МГУ леса при изучении дисциплин «Машины и механизмы», «Система машин в лесном хозяйстве».

Исследования и разработка орудия для дискретной обработки почвы выполнены в соответствии с тематическим планом работы ВНИИЛМ на 1996 -2000 гг. по теме 4.2.2, на 2001 - 2002 гг. по теме 3.11/2, на 2003 г. по теме 3.5, на 2004 - 2005 гг. по теме «Экспериментальные и опытные образцы машин и механизмов для проведения лесохозяйственных работ и тушения лесных пожаров», раздел 2. Исследования и разработка оборудования для расчистки вырубок, корчёвки пней и террасирования выполнены в соответствии с тематическим планом работы ВНИИЛМ на 1985 - 1986 гг. по темам 1У.4.2.1 и Г/.4.2.2, на 1986 -1988 гг. по теме 1.5.2.2.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Методика оценки эффективности технологических комплексов машин.

2. Новые технологические комплексы машин и средства механизации для лесовосстановления на вырубках.

3. Математическая модель образования пласта при резании почвы двугранным клином.

4. Модель взаимодействия пласта с отвалом.

5. Модель работы агрегата на подготовительных работах при лесовосста-новлении в горах.

6. Результаты экспериментальных исследований процесса образования пласта и работы агрегата на подготовительных работах при лесовосстановле-нии в горах.

Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены и одобрены: на международных научно-практических конференциях (г. Воронеж 1998, 1999, 2009), на Всесоюзной научно-практической конференции молодых учёных, аспирантов и специалистов отрасли (Пушкино, 1990), на научно-практической конференции (Пушкино, 2000), на координационном совещании по системе технологий и машин (Пушкино, 2000), на заседаниях Учёного совета ВНИИЛМ (1982...2006), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов МГУЛ (1993...2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 56 работ общим объёмом 75 п.л., включая 1 монографию, 1 справочник, 21 авторское свидетельство и патент на изобретение. Лично автором опубликовано 17 работ общим объёмом 20,8 п.л.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, девяти глав, заключения, библиографического списка, 20 приложений. Основная часть содержит 315 страниц машинописного текста, 121 рисунок, 53 таблицы. Библиографический список включает 198 источников, в том числе 16 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введения обоснована актуальность темы исследований, сформулированы их цель и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние проблемы и задачи исследования» проведен анализ технологических операций и технических средств для выполнения работ по лесовосстановлению, рассмотрены особенности искусственного лесо-восстановления на склонах, выполнен анализ исследований по взаимодействию рабочих органов различных типов с почвой, порубочными остатками, пнями.

Большой вклад в создание лесохозяйственных машин внесли М.П. Албя-ков, И.М. Зима, Т.Т. Малюгин, Г.А. Ларюхин, В.В. Чернышев, П.П. Корниенко, Ю.М. Сериков, Г.Б. Климов, А.Б. Клячко, П.С. Нартов, B.C. Давиденко, А.И. Шадрин, Ю.М. Жданов, И.М. Бартенев, В.Н. Винокуров, JI.H. Прохоров, В.И. Казаков, В.В. Цыплаков, JI.T. Свиридов, Ф.В. Пошарников, П.И. Попиков, A.M. Цыпук, В.В. Морозов, П.М. Мазуркин, В.Н. Галанов и др.

Вопросами технологии лесовосстановления в различных лесораститель-ных зонах занимались Г.Ф. Морозов, A.B. Побединский, А.И. Писаренко, В.В Миронов, Н.П. Калиниченко, И.А. Маркова, H.A. Смирнов, А.Р. Родин, С.А. Родин, В.И. Суворов, В.И. Обыдёнников, И.И. Дроздов, JI.E. Годнев, Е.М. Антонов и др. Выполненные исследования обосновывают технологии работ по лесовосстановлению, формируют требования к выполнению технологических операций. В частности комбинированное посадочное место площадка-пласт может быть использовано в большинстве лесорастительных условий, где применяется искусственное лесовосстановление. Результаты исследований полны и подтверждаются многолетним опытом ведения лесного хозяйства.

Исследования по созданию машин для расчистки вырубок и корчёвки пней проводили В.П. Горячкин, A.B. Верховский, М.П. Албяков, В.Н. Галанов, C.B. Новиков, А.Н. Толмачев, Э.И. Махлин, А.И. Шекель и др. Анализ работ показал, что корчующее усилие зависит от типа рабочего органа и тягового средства. Параметры рабочих органов для расчистки вырубок определялись исходя из условия работы на полосной расчистке, где основным требованием является наиболее быстрый сход порубочных остатков и отсутствие призмы волочения.

Разработкой и совершенствованием лесных почвообрабатывающих машин и орудий занимались Курушин Ф.М., П.С. Нартов, П.П. Корниенко, И.М. Бартенев, Ю.И. Колесников, В.И. Казаков, A.M. Цыпук, М.В. Драпаток, Е.В. Ерёмин, В.Ф. Быков, В.В. Асанов, М.Г. Виляцер и др. Основное направление работ - это исследование работы плугов (как лемешных, так и дисковых) и фрезерных машин в условиях вырубок. Исследования по взаимодействию почвы с рабочими органами различных типов проводило большое количество учёных. Исследованиями плугов занимались В.П.Горячкин, JI.B. Гячев, Г.Н.Синеоков, И.М.Панов, М.Е. Мацепуро, Е.П. Огрызков, С.А. Сидоров и др. Землеройные рабочие органы исследовали А.Н. Зеленин, Ю.А. Ветров, И.А. Недорезов, Д.И. Федоров, В.И. Баловнев, JI.B. Красильников и др. Несмотря на глубину и масштабность исследований, выполненных в проанализированных работах, их

нельзя полностью применить для создания почвообрабатывающих орудий для работы на вырубках с количеством пней более 600 шт./га без проведения подготовительных работ. В то же время, анализ методов статики сыпучей среды (В.В. Соколовский) и механики грунтов (H.A. Цитович, H.H. Маслов) показывает перспективность их использования в разработке методов расчёта параметров лесохозяйственных почвообрабатывающих орудий.

Разработкой и совершенствованием посадочных машин занимались И.М. Лабунский, М.И. Чашкин, А.Н. Недашковский, В.И. Забалуев, В.В. Чернышев, B.C. Давиденко, И.М. Бартенев, Л.И. Тимченко, В.А. Соловьёв и др. Выполненные исследования и разработанные по их результатам технические средства используются на вырубках с небольшим (до 500 пгг./га) количеством пней или с большим количеством пней после проведения подготовительных работ. Без проведения подготовительных работ на посадке используется ручной инструмент: посадочные мечи, трубы, лопаты.

Исследования по созданию машин для ухода за лесными культурами проводили В.П. Мореев, В.Н. Галанов, A.A. Котов и др. Исследования достаточно полны и охватывают как механический, так и химический способы ухода.

Разработкой технических средств для работы на овражно-балочных и горных склонах занимались Ю.М. Сериков, М.С. Хоменко, В.Я. Зельцер, В.И. Никитин, В.Ф. Зинин, В.В. Постников, В.Т. Дёгтев, Д.А. Клячко. Однако их исследования относятся к выполнению работ на безлесных склонах, что несколько отличается от условий работы на вырубках в горах. Здесь выполнение работ по террасированию необходимо совмещать с корчёвкой пней и расчисткой.

Оценка экономической эффективности комплексов машин осуществляется на основании ГОСТ 23728 - ГОСТ 23730-88, ОСТ 10 2.18-2001. Исследованиями экономической эффективности комплексов машин при выполнении лесохозяйственных работ занимались С.Н. Бастрыкин, О.Г. Климов, В.Д. Димитров, А.Б. Золотницкий и др. Эти методики не учитывают такие особенности современной экономики как множественность размеров хозяйств, осуществляющих работу по лесовосстановлению, разную стоимость ресурсов в регионах, достаточно быструю изменчивость стоимости ресурсов во времени. Это делает результаты оценки статичными, привязанными к определённому размеру хозяйства, к определённому месту и времени.

Анализ вышеприведённых исследований показывает невозможность применения в полной мере их результатов при оценке эффективности технологических комплексов, разработке технических средств для лесовосстановления.

На основании анализа состояния проблемы определены следующие задачи исследований:

1. Разработка методики оценки технологических комплексов машин.

2. Обоснование технологических схем новых технических средств.

3. Теоретические исследования процесса взаимодействия рабочих органов и агрегата с почвой, порубочными остатками, пнями.

4. Экспериментальные исследование процесса взаимодействия рабочих органов и агрегата с почвой, порубочными остатками, пнями, установление соответствия теоретических положений экспериментальным данным.

5. Определение качественных и технико-экономических показателей работы технических средств и оценка их эффективности.

Во второй главе «Оценка эффективности технологических комплексов машин для лесовосстановления» проведено обоснование технологических комплексов машин, обеспечивающих реализацию малозатратных технологий лесовосстановления.

Рассмотрены технологические комплексы машин для лесовосстановления на тракторопроходимых, свежих вырубках лесной зоны с дренированными и влажными почвами с количеством пней до 800 шт./га. Технологический комплекс определяется типом посадочного места и способом обработки почвы.

При рассмотрении технологических комплексов нами используется понятие типа технических средств, под которым будем понимать группу технических средств, имеющих одинаковое назначение, условия применения и один тип рабочего органа, агрегатируемых с тракторами одного типа и одного класса тяги. В состав технологического комплекса включены типы технических средств, которые реализуют рекомендуемую для данных лесорастительных условий технологию.

Основным показателем оценки эффективности работы технических средств в лесном и сельском хозяйстве служит годовой приведенный экономический эффект. Определим приведённые затраты при выполнении технологическим комплексом максимально возможного за лесокультурный сезон объёма работ. При этом под технологическим комплексом будем понимать минимальный набор машин, необходимый для реализации заданной технологии.

Годовая производительность агрегата Щ (га/год) на ¿-ой операции определится по формуле

Щ = к , , (1)

■Л

где г, - годовая загрузка агрегата на /-ой операции, смен/год; 5 - площадь вырубки, га; 6 - расстояние между проходами агрегата на этой операции, определяется выбранной технологией лесовосстановления, м; /„ - время переезда с одной вырубки на другую, смен, Уа,, - сменная производительность, км/смену.

Годовая производительность базовой операции 1Уб определяет годовую производительность технологического комплекса Q и задает объем выполняемых работ для всех операций

Рассмотрим формирование технологических комплексов двумя способами. Первый. В хозяйстве имеется одно тяговое средство (трактор). Оно комплектуется необходимым набором техническим средств. Второй. Комплектование технологического комплекса проводится по базовой операции. Технологический комплекс может включать несколько тяговых средств, комплектов машин и орудий. При этом базовая операция, определяющая производительность технологического комплекса, выполняется одним тяговым средством.

Приведенные затраты определяют по формуле: 3 = С + ЕНК,

где 3 - приведенные затраты; С - себестоимость (текущие затраты) продукции или работ; К - капитальные вложения; Е„ - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.

Для приведения формулы к удобному виду сделаем несколько допущений.

1. Затраты на оплату труда одинаковы для всех рабочих и равны средней величине Стр.

2. Стоимость технического средства, в том числе тракторов, лесохозяйственных машин и орудий, Ц„ равна:

Цм< =тш -CMi,

где тм, - масса технического средства, кг; С«, - стоимость одного килограмма массы технического средства, руб./кг.

3. Стоимость одного килограмма массы тракторов и орудий равны:

С Mi = См ■

4. Примем суммарное значение амортизационных и ремонтных отчислений для тракторов, машин и орудий, работающих в лесу, одинаковыми: КМ=КМ= 0,42.

Используя сделанные допущения и выполнив преобразования, получим: 3 = С^Л„р + СмЛм+СгсмЛгсм, (2)

где Атр - удельные затраты труда; Аи - показатель, характеризующий материалоёмкость технологического комплекса,

М- металлоемкость технологического комплекса; тк - масса технологического комплекса, приходящаяся на 1 га; Агсм - показатель, характеризующий энергоёмкость технологического комплекса,

=0,001^;

Ега- удельные энергозатраты при выполнении механизированных работ технологическим комплексом; q - удельный расход топлива; С** - стоимость горюче-смазочных материалов.

Соотношение (2) можно рассматривать как скалярное произведение вектора С, характеризующего стоимость ресурсов, и вектора А, характеризующего технологический комплекс в части потребления ресурсов. А - const для конкретного технологического комплекса.

Показатели стоимости ресурсов (вектор С) различны в разных регионах и изменяются с течением времени. Они могут изменяться в широком диапазоне. Ограничим область их изменения. Для этого перейдём к относительным величинам. Разделим приведённые затраты на сумму Стр + См+ Сга1, получим

3'= С „р А^, + С'м Ам + ,

где 3' - относительные приведённые затраты; С'тр - относительное значение стоимости рабочей силы; С'м - относительное значение стоимости технических средств; С'гсм - относительное значение стоимости энергоносителей (горючесмазочных материалов).

Очевидно, 0<С^1, 0 < С'м < 1,

0<С'_<1, стр+см+сгсм=\.

Таким образом, областью значений относительных показателей стоимости ресурсов будет треугольник.

На рис. 1 приведёна зависимость минимальных относительных приведённых затрат 3' от значений С'тр, С'м, С'гсм для технологических комплексов на базе одного тягового средства для вырубок с дренированными почвами. Технологические комплексы машин с минимальными приведёнными затратами будем считать эффективными. Проекции эффективных технологических комплексов на область значений С'тр, С'м, С'гсм образуют области эффективности технологических комплексов. Определив координаты, характеризующие уровень цен на ресурсы, мы узнаем, какой области эффективности технологических комплексов они принадлежат. Комплекс, области эффективности которого принадлежат координаты, характеризующие уровень цен на ресурсы, будет считаться наиболее эффективным.

Перейдём от значений стоимости ресурсов к диапазону их изменения. В результате в области значений относительных показателей стоимости ресурсов мы получим область, которая соответствует уровню цен на ресурсы (рис. 2). Эффективными (по минимуму приведённых затрат) будут те технологические комплексы машин, области эффективности которых пересекаются с областью, соответствующей уровню цен на ресурсы. Таким образом, мы дезавуировали сделанные выше допущения.

По разработанной методике рассмотрены технологические комплексы машин для дренированных и влажных почв, сформированные по базовой операции и для одного тягового средства. В результате установлено, что в лесной зоне, для сложившегося соотношения цен на ресурсы, наиболее эффективны технологические комплексы на базе колёсных тракторов класса 1,4...2,0 и дискретной обработки почвы.

В третьей главе «Формирование технологических и конструктивных требований к процессам и машинам» сформулированы технологические тре-

Рис. 1. Зависимость минимальных относительных приведённых затрат V от значений С'щ, С'м, С хм для технологических комплексов машин на базе одного тягового средства для вырубок с дренированными почвами

Технологический комплекс натр-р 3,0, Дискр, обр. почвы, ручные посадка и уходы

а тр-р дискр. обр. почвы, ручные посадка и уходы

Область, соответствующая' / комплекс на тр-р 3,0,

ценам наресурсы Технологически7* В^"00®" комплекс натр-р 1,4, дискр. обр. почвы, ручная посадка, мех. уходы

Рис. 2. Области эффективности технологических комплексов машин для вырубок с влажными

(временно переувлажняемыми) почвами, сформированных для одного тягового средства

бования и разработаны технологические схемы орудия для дискретной обработки ПОЧВЫ И обо- Технологтеский

комплекс на тр-р 1

рудования для террасирования, корчёвки пней и расчистки.

В основу технологических требований к орудию для дискретной обработки почвы положены данные анализа приведённых затрат: оно должно работать на вырубках без корчёвки пней и расчистки от порубочных остатков; орудие должно подготавливать комбинированное посадочное место, состоящее из микроповышения и площадки (рис. 3). В зависимости от почвенных условий угол заглубления рабочего органа должен находится в пределах 16...23° при глубине заглубления 15... 30 см.

В результате поисковых исследований разработана технологическая схема орудия для дискретной обработки почвы (рис. 4). Оно работает следующим образом. Передняя лопасть 6, находящаяся в рабочем положении, вырезает пласт почвы. В этот период лопасть неподвижно закреплена на роторе 2. Это закрепление обеспечивает запорный механизм 3. При вырезании пласта ротор не вращается. Механизм свободного хода 5, связывающий ротор 2 с рамой 1, предотвращает поворот ротора 2 против направления движения устройства. За счет силы тяги Р происходит вырезание пласта с заглублением лопасти. Заглубление продолжается до тех пор, пока момент пары сил от действия силы резания Рр и

силы тяги Р не превысит момент пары сил от действия силы тяжести устройства т§ и

реакции почвы Я. Далее происходит поворот ротора. При этом происходит оборот вырезанного пласта и его прижим к почве. Формирование микроповышения заканчивается, когда следующая лопасть займет рабочее положение. В этот момент срабатывает механизм

Площадка

Рис. 3. Схема дискретной обработки почвы

включения 4 и запорный механизм 3 отключается. Механизм подвижного закрепления лопасти 7 обеспечивает отклонение лопасти при взаимодействии с созданным микроповышением.

Таким образом, предлагается рассмотреть орудие для дискретной обработки почвы с четырьмя лучами, подвижно закреплёнными на роторе, без дополнительной опоры, без привода, без тормозного устройства, с силой сопротивления резанию как управляющее воздействие на орудие для окончания вырезания пласта.

При выборе технологической схемы оборудования для террасирования, расчистки вырубок и корчёвки пней в горах учитывались особенности рабочих органов для выполнения указанных операций.

Из условия работы на строительстве террас остановимся на отвальном типе рабочих органов. При строительстве террас наиболее перспективны секционные террасеры, у которых отвал, вырезающий основную часть грунта, вынесен вперед относительно второго, что обеспечивает снижение потребляемой мощносга на 25...30%. Для качественной работы на расчистке и для меньшей утомляемости оператора проектируемое орудие должно иметь опорное устройство. Исходя из требования корчевки пней большого диаметра необходимо, чтобы орудие имело корчевальное устройство рычажного типа. Условия работы в горах требуют осуществлять корчевку пней при воздействии на него с одной стороны. Выполнение этих условий обеспечивается при корчевке пня по частям. Ориентация на скалывание объясняется минимальными энергозатратами на этот вид разрушения по сравнению с резанием пня в любых направлениях или с выдергиванием целого пня. Для эффективной корчевки пней орудию необходимо опорное устройство.

Исходя из сказанного, предложена технологическая схема оборудования для корчевки и террасирования (рис. 5). Оборудование навешивается на переднюю навесную систему трактора 1. Основной рабочий орган оборудования -отвал. Он выполнен из двух отвалов - неподвижного 2, который жестко соединен с толкающей рамой 3, и подвижного 4, шарнирно установленного на раме. Подвижный отвал снабжен раскалывающим ножом 5, подрезающим ножом 6 и зубом 7. Задний угол подвижного отвала при выровненных отвалах равен 0°.

Рис. 4. Схема орудия для дискретной обработки почвы: 1 - рама,

2 - ротор, 3 - запорные механизмы, 4 - механизм включения запорного механизма, 5 - механизм свободного хода, 6 - лопасти, 7 - механизм подвижного закрепления лопастей

Нижний лист отвала в этом случае выполняет роль опорного устройства при расчистке. Поворачивается подвижный отвал механизмом привода 8. При корчевке пней подвижный отвал поднимается выше основного, который выполняет функцию опоры. При работе на террасировании подвижный отвал 4 вырезает грунт из-под нагорной гусеницы и перемещает его в насыпную часть террасы. Неподвижный отвал 2 производит планировку полотна террасы.

В четвертой главе «Математическая модель образования пласта при резании почвы двугранным клином» рассмотрено образование элемента пласта при резании почвы двугранным клином, определены зависимости размеров элемента пласта и сил, возникающих при его образовании, от свойств почвы, параметров резания и двугранного клина при постоянной глубине резания и при его заглублении, рассмотрено взаимодействие задней поверхности двугранного клина с почвой и определена траектория заглубления двугранного клина.

Используем методы статики сыпучей среды. Рассматриваем предельное равновесие элемента пласта при его взаимодействии с двугранным клином. Считаем, что двугранный клин перемещает почву перпендикулярно своей рабочей поверхности. Массу почвы не учитываем. Используем «принцип линейной деформируемости».

Нормальную составляющую напряжения по поверхности контакта клина с почвой а,:, определяем через модуль деформации почвы Е:

ак =еЕ,

где е - относительная деформация пласта.

При взаимодействии двугранного клина с почвой образуется область предельного равновесия А OB (рис. 6), состоящая из трех областей: треугольник АОС, примыкающий к рабочей поверхности клина, треугольник BOD, примыкающий к внешней границе области предельного равновесия, и соединяющий их сектор COD. С ростом длины S область предельного равновесия увеличивается. Предельное равновесие нарушится тогда, когда область предельного равновесия выйдет на дневную поверхность почвы. При этом происходит сдвиг почвы, и образуется элемент пласта. Далее процесс повторяется. Таким образом, происходит резание с образованием элемента пласта.

Рис. 5. Схема оборудования для расчистки вырубок, корчевки и террасирования

Определим граничные условия. Нормальные и касательные компоненты приведенного давления вдоль положительного направления оси ОХ по линии АО равны (рис. 6):

■■ arctg—, Рп

р = -Ь-

cosS,

Рис б. Схема к определению граничных условий для элемента пласта при его взаимодействии с ножом отвала

где рм - угол трения почвы о поверхность ножа, |ря| < р; р - угол внутреннего трения почвы; р - приведенное напряжение; Я- временное сопротивление всестороннему

равномерному растяжению; р„ - нормальная составляющая приведенного напряжения р\ т¡у - касательная составляющая приведенного напряжения р\ 8* - угол между нормалью к пласту и приведенным напряжением р, < р.

Нормальные и касательные компоненты приведенного давления вдоль контура области предельного равновесия ОВ равны:

9 = Я, т^, =0.

Нарушение предельного равновесия приводит к «выпиранию» вдоль контура области предельного равновесия ОВ и к «оседанию» массива элемента пласта вдоль положительного направления оси ОХ.

Таким образом, вдоль положительной полуоси ОХ

а =р-

sinAr

sin(A, + 8j

и при 6x=0,

о = -

71

l + sinp'

где а - среднее приведенное нормальное напряжение; <р - угол между направлением ümax и осью ОХ, <зтах - главный компонент напряжения в рассматриваемой точке;

. . sin 5. sinA, =-

smp

Вдоль контура области предельного равновесия ОВ

Н о ¿У 4 о

а = -—г—, ф = Р, -£ = tgP. 1 - sin р ах

Семейство характеристик, которые являются линиями скольжения, для

невесомой среды описывается уравнениями статики сыпучей среды:

(4)

где ± е - углы наклона линий скольжения к направлению ст1К,

л р 8 = — -4 2

Для приближенного решения заменяем дифференциалы конечными раз^ ностями

> — >"1 = — е)

ст-сг, -2о, -1§р-(ф-(р|)=0 y-y7=(x-x2)■tg(<p1+г) с-ст2+2а2-1Бр-(ф-ф2)=0 Примем сетку характеристик за криволинейную систему координат на плоскости ху и будем рассматривать х, у, а, ср как функции от \ и г].

На рис. 7а приведена полученная область предельного равновесия АОВ. Все три области соединены в одну трёхлистную комбинированную область путём скрепления листов вдоль отрезков О/С; и Такая трёхлистная область может быть развёрнута в однолистную (рис. 76).

В результате составлен алгоритм расчёта и найдено решение уравнения (4). Определены форма и размеры области предельного равновесия АОВ (рис. 8), значения а и ф, а также построены семейства характеристик (линий скольжения).

Исследование построенной модели проводилось численным методом. В результате отмечены следующие особенности образования элемента пласта.

1. Элемент пласта может образовываться как от вершины двугранного клина, так и на некотором удалении от неё (рис. 8).

2. При малых углах резание происходит без образования элемента пласта.

3. При резании с постоянной глубиной или с постоянным углом заглубления, постоянных почвенных условиях и постоянных параметрах двугранного клина отношение размеров элемента пласта к глубине резания остаётся постоянным.

4. При постоянной глубине резания или при резании с постоянным углом заглубления горизонтальная и вертикальная составляющие сопротивления от образования элемента пласта, приходящиеся на единицу площади вырезаемого сечения, постоянны и не зависят от глубины резания. Таким образом, предао-

В,

В,

с,-

А

V

и

I

ц

о2 с)

\ \ \

ш N ?

\

II

!

/

I /

7 I/ 2

о,

Рис. 7. Область предельного равновесия: а - на плоскости б - расчётная схема

женная модель образова-У ния элемента пласта не

противоречит эмпирической зависимости, согласно которой сила резания пропорциональна удельному сопротивлению резания и площади вырезаемого сечения.

Изменение размеров элемента пласта и сил, возникающих при его образовании, при изменении угла резания и свойств почвы определялось численными методами. Одновременно определялись угол резания 01, при котором начинается резание с образованием элемента пласта, и угол резания аг, при котором происходит переход от образования элемента пласта от вершины клина к образованию элемента пласта на некотором удалении от неё. Полученные значения аппроксимировались. Для варианта с постоянной глубиной резания получены следующие уравнения:

а^ = 0,290С+1,016С ■ tga0 • tgpд, + 1.308С• tga0 • 1ёр-0,461С • + 1.090С•

=0,688С+0,425-С-1ер + 0,510С-1ёрЛ(, (5)

к = 0,394-0,00748£ + 0,05938С • (ва0 + 0,07082— + 0,09121С • + 0,09628С-

а, = 8,25 - 0,2292£ + 4,896С +15,69 С • -15,23С • Гер^,, а2 = 29,44 +1,111С + 0,1827р - 0,06667ря, где С - сцепление почвы.

Графики величин кк % имеют точку перелома при значениях щ-аъ Поэтому указанные величины аппроксимировались двумя функциями. Одна для значений щ < <ц < а2, а другая для а2 < ао < 60°. Для первого отрезка угол % определяется следующей зависимостью:

X. = 77,88 + 0,3950р + 0,4111р„. Для второго отрезка функции имеют следующий вид:

к, = 0,3023 - 0,00543£ + 0,03721С + 0,1033— + 0,1178С ■ ,

1§а0

х+ = 94,90 + 0,5770р + 0,3680рм - 0,6457а0 Для варианта с постоянным углом заглубления получены следующие уравнения:

агор = 0,341С + 1,002C • tga0 • tgp„ + 1,273C ■ tga0 • tgp - 0,531С • tgp + +1,100C • tgp, + 0,151С • tg(a0 - Yo) • tgy0,

= 0.650C + 0,448C • tgp + 0.571C ■ tgpM + 0,0815C • tg(o0 - y0 )• tgy0,

к = 0,460 - 0,0365C - 0,00828£ + 0.0858C • tga0 + 0,0626—^-r +

ЩЩ-Yo) (6)

+ 0,103C ■ tgp + 0,121С ■ tgp^, a, = 8,808 - 0,164£ + 3,303С + 12,051С ■ tgp -12,700C • tgp„ + 49,093 ■ tgy0, a2 =29,667+1,007С+0,168р-0,0531рД1 +O.O375y0, X. = 77,55 + 0,3724p + 0,4136ря +O,O4834(a0 -y0),

= 0,353 5 - 0,00553£ - 0,1374C+0,2468— + 0,1052C • tgp +

tga0

+ 0,3918C ■ tg(a0 - Yo )• tgy0,

= 94,81 + 0,557p + 0,3787p„ - 0,6356a0 + 0,0539y0.

Приведённые уравнения имеют необходимую точность аппроксимации (среднеквадратическое отклонение аппроксимируемой величины не больше точности её измерения). Проведённый дисперсионный анализ показывает, что для 5 % уровня значимости все уравнения адекватны (расчётные значения 1фи-терия Фишера много больше табличных), а их коэффициенты значимы (расчётные значения критерия Стьюдента больше табличных).

Рассматрим заглубление двугранного клина под действием силы тяжести орудия, сил сопротивления, возникающих при образовании пласта. Будем считать, что резание осуществляется острым клином. Сила сопротивления почвы внедрению острого лезвия незначительна и мы её не учитываем.

При заглублении вершина клина производит резание, и осадка самой вершины равна нулю. При удалении от вершины по задней поверхности клина осадка растет и достигает наибольшего значения на максимальном удалении от вершины. Считаем, что задняя поверхность клина плоская и, следовательно, осадка растет линейно. В общем случае осадка двугранного клина равна сумме двух величин:

Ду = Ду, + Ду2,

где Ду] - осадка двугранного клина в фазе уплотнения, Дуг - осадка двугранного клина в фазе сдвигов.

В фазе уплотнения будем рассматривать нашу задачу как пространственную задачу осадки упругого полупространства. Выполним построения (рис. 9). Далее решаем задачу с использованием метода стержней. Разбиваем полученную проекцию задней поверхности двугранного клина на квадраты со сторонами с. По площади квадрата принимаем нагрузку (внешнее давление) равномерно распределенной:

где X¡ - усилие в i-ом стержне.

Осадка в точке к от загрузки элементарной площадки с!и сЛ> нагрузкой q¡, согласно формуле Ж. Буссинеска, равна:

Х^и-ск (1-У)

где иу - абсолютное значение осадки в точке М на расстоянии г от точки приложения силы Р на плоскости у=0 (рис. 9); р - коэффициент общей относительной поперечной деформации;

Чтобы найти осадку от нагрузки всего квадрата схс, надо дважды проинтегрировать последнее выражение:

("Л

с2пЕ

2 I

и-

7 1

_£_£л(1Г -И> 2 2

Рассмотрим вариант, при котором проекция задней поверхности рабочего органа - квадрат. Разобьём построенную проекцию

Рис. 9. Схема взаимодействия задней поверхности задней поверхности двугранного клина С почвой клина на 25 квадратов. Для опреде-

ления двадцати пяти неизвестных усилий X/ в стержнях и перемещений клина надо составить двадцать пять канонических уравнений и одно статическое ]ГУ = 0. Используя симметрию относительно оси х, уменьшаем количество уравнений до 16 (рис. 9):

+...+Ь15Х, +{\6+\]6)Х6 +...+(81-15 + 6,^ +9у0 =0

¡¡„X, +(8„+8ув)*6 +...+(8у5 +35 25)АГ,5+У0 =0

56,,Х, +...+б65Х3 +(б6>6 +5616)ЛГ6 +...+(б6,15 +3623)Х]5 +9 у0 = 0

515,1^1 + -+8,5,5^5 +(815,6 +815>ИК + ••• + (8,5,15 +5,5 25

Х)+...+Х5+2Х6+...+2Х]5+0 = 1

Истинное значение осадки нравно: у

жЕс 2

а соответствующее ей изменение угла заглубления двугранного клина Ду

Ду, = arctg

2Уо

(7)

Аналогично определяется угол заглубления Ay¡ для сдвоенных лопастей и задней поверхности двугранного клина в виде прямоугольника.

Для фазы сдвигов расчётная схема представлена на рис. 10. Сумма вертикальных проекций всех сил, действующих на клин, запишется так: ь

г«

N - (eos у + tgpM ■ sin у) jjakdxdy = 0,

2

где b - ширина задней поверхности двугранного клина; а - длина задней поверхности клина; у - задний угол клина.

Интегрируя последнее соотношение, получим:

N-—£-tg(Ayj)-(cosy+tgp„'Siny)=0. (В)

2К

где ha - толщина активной зоны почвенного слоя, воспринимающего нагрузку, которая связана с размером области предельного равновесия соотношением

где к- определяется по формуле (5), в которой угол ао заменён на угол Ду2. Подставляя (9) и (5) в (8), получим квадратное уравнение относительно Ду2: 4,4 • tg2(Ay2)+ 4Д • tg(Ay2)+ А, - N = 0,

ЕоЬ

где 4, = —— (eos у + tgp^ • sin у), А,= 0,0593 8С,

А, = 0,394 - 0,00748£ + 0,09121С • tgp + +0,09628С • tgpM, А} = 0.07082СЦ,. Решение квадратного уравнения имеет один положительный корень. Вид графика зависимости изменения угла заглубления двугранного клина в почву в зависимости от вертикальной нагрузки приведён на рис. 11. Из него видно, что область предельного равновесия и, следовательно, фаза сдвигов, для рассматриваемого варианта, возникает при вертикальной нагрузке более 3,5 кН. При меньших нагрузках почва будет находиться в фазе уплотнения. Для рассмотренного варианта зависимость между Ду2 и N в рассматриваемом диапазоне значений можно аппроксимировать полиномом второй степени: Ду2 = -13,076+3,815JV - 0,05517V. Таким образом, построена модель взаимодействия двугранного клина с почвой.

Рис. 10. Схема для определения угла заглубления двугранного клина в почву в фазе сдвигов

(9)

60 50 40 30 20 10 0 -10 -20

AUaH

0 1С 00 15 >0 20 00 25 DO 30

/

В пятой главе «Модель взаимодействия пласта с отвалом» рассмотрена траектория движения пласта по поверхности отвала, получено уравнение начальной кривизны пласта, рассмотрено влияние отвала на процесс образования

пласта, рассмотрены силы, действующие на пласт и на отвал, определена траектория заглубления рабочего органа в виде двугранного клина с цилиндрическим отвалом.

Расчетная схема приведена на рис. 12. Секторы ОАВ и О ¡СО при бесконечно малых значениях углов d(й и можно рассматривать как подобные:

-4г аI

Выразим радиус кривизны траектории движения пласта, толщину пласта через параметры отвала. Для этого проинтегрируем (10), при условии 5 = 0 при I = 0, получим

Замечая, что ^ / Л = со -угол охвата пласта поверхностью отвала от начала пласта до рассматриваемого сечения, найдем

г = = (И)

Рис. 11. График зависимости изменения угла заглубления двугранного клина в почву в зависимости от вертикальной нагрузки

Рис. 12. Схема движения пласта по поверхности отвала

где А = ехр| - са • tg| ~ 11 = ~ - относительный радиус кривизны пласта.

Определим силы, действующие на пласт при движении по поверхности отвала. За основу возьмем схему движения пласта по поверхности корпуса плуга.

Сила инерции направлена перпендикулярно к осевой линии пласта. На элемент пласта длиной dl будет действовать сила

v2

dF = В■ h -р -—-dl,

ПЛ Г ГШ у '

где В - ширина пласта; рт - плотность почвы в пласте.

Подставляя в последнее уравнение (10), (11) и (12), получим

¿„=24-4

tgi = ^tg(y0/2),

(12) (13)

<1Р = 2ВрУг(1-А)с1з.. (14)

Используя уравнение (13), проецируем г/Р на нормальное и касательное направления к поверхности отвала:

(15)

Для определения сил, возникающих от силы тяжести пласта, выделим из пласта двумя бесконечно близкими плоскостями, перпендикулярными к оси пласта, элемент длиной ей (рис. 12). Сила тяжести элемента будет равна

Проецируя Л? на нормальное и касательное направления к поверхности отвала получим

Щ = 2р^ВЯ2{а - А1)-созЦ - о>Ую, (1б)

= 2Ртёвк1 {А ~ £з!п(га - мо бинормальное давление <?„, возникающее вследствие связности пласта при его изгибе, будем искать по известной форме осевой линии пласта. При этом допускаем, что зависимость между деформациями и напряжениями в пласте линейна.

Изгибающий момент Ми равен:

и Ы Ми= —,

г

где Е - модуль упругости почвы; 1 = - момент инерции сечения пласта.

Подставляя в последнее соотношение (11) и (12) и дважды дифференцируя, найдем нормальное давление

Ш1 Чи 3 1,2) А На элемент пласта длиной <й будет действовать сила ¿¿Х, = qudl = диАск.

Проецируем сШи на нормальное и касательное направления к поверхности отвала: <МЛ = (Ш^А ■ | Ыт = <Ми. (18)

Приращение сжимающего усилия на рассматриваемом элементе пласта будет равно:

л = ар,+ао,+(Шш+(дг+я?,+<*ум)-• 1ё(Р„)

или

^-Т.щ(рм) = П(ш), (19)

ДО)

, ч ¿к ¿в, (№,„ (с!Р„ л?„ <ш \ , л аш йсй а<л \ав> аса ска ) Уравнение (19) - это линейное дифференциальное уравнение первого порядка. Его решением, при условии Т= 0 при со = 0, будет

(17)

Т = Тр+Т0+Ти,

где 7> - сжимающее усилие от действия сил инерции пласта

/ / .. \ N

2

Тг = 2ВртУгЯ

:-1+-^-1--

С = ехр(ю • ;

Тш - сжимающее усилие от действия нормального давления, вызванного изгибом пласта,

3

А -С

А-2-С

А1-С

2tg^ + tgpJИ

Го

А-С

Тс - сжимающее усилие от действия силы тяжести пласта Та = 2рю&ВЯ%.

Для нахождения сил продольного сжатия почвенного пласта Т по приведённым выше формулам составлена программа, по которой были выполнены расчёты. Установлено, что основная составляющая силы продольного сжатия пласта - это составляющая от деформации пласта отвалом. Влияние силы тяжести и сил инерции пласта незначительно.

Проведённая оценка влияния отвала на процесс образования элемента пласта показала, что продольная сила сжатия пласта не создаёт области предельного равновесия и не оказывает влияния на образование элемента пласта при изменении параметров отвала в рассмотренном диапазоне. То есть, можно распространить результаты, полученные при исследовании процесса образования элемента пласта при резании почвы двугранным клином, на процесс резания почвы двугранным клином с отвалом.

Определим силы, действующие на отвал. На элемент отвала перпендикулярно его поверхности будет действовать сила <1Ы0, а по касательной к поверхности отвала в направлении движения пласта будет действовать сила 6Т0 (рис. 14). Эти силы равны:

с1М»=с1Рп+с1Сг,+с1Мш+Т<1сй,

Входящие в (20) величины определяются по формулам (14) - (19). Горизонтальные с1Кх и вертикальные с1Яу составляющие сил, действующих на элемент отвала, будут равны

dR = dN„ ■ sin a + dT • cosa,

(21)

dRy = dN0 ■ eos a - dT0 ■ sin a. Перейдем от угла а к углу ш (рис. 14) и подставим в (21) соотношения (20). Интегрируя по со от 0 до максимального значения со, найдём силы Rx и Ry, действующие на отвал

®imx •i.n

R,= Ry= ¡d/ф). (22)

о о

Координаты точки приложения равнодействующих сил найдём по известным формулам (рис. 13)

Рис. 13. Схема к определению сил, действующих на отвал

J О,ЩИ ®п»х

— [x(m)rfi?),(a)) = -.R-sma0 +— jcos(co - a>0 )с#?Дю),

R„ « R„ п

у о

«шах

(23)

У к - — ¡y{(o)dRx((ü)=-R-cosa0+—- jsin(o)-cü0^(o)

"т п Ку Л

Вследствие громоздкости значений, входящих в уравнения (20), интегралы (22) и (23) будем вычислять численно.

Аппроксимировать полученные значения зависимостью общего вида, включающей в качестве независимой переменной параметры рабочего органа, характеристики почвы и режимов работы, с достаточной точностью не удалось. Однако если зафиксировать параметры рабочего органа и свойства почвы, то полученные значения аппроксимируются с достаточной точностью зависимостями следующего вида:

И , к

VR,=aio+au:—+a\2h>

Ч?Уо h

xR=cho+ch\Z— tg/o

-+a22h>

tgío k

Л=я40+а41-—+а42/ц

tgy0

(24)

где а/г» - отношение горизонтальной составляющей силы, действующей на отвал со стороны пласта, к площади вырезаемого сечения Н/см2; сЯу - отношение вертикальной составляющей силы, действующей на отвал со стороны пласта, к площади вырезаемого сечения Н/см2.

Рабочий орган орудия для дискретной обработки почвы состоит из двугранного клина и цилиндрического отвала. Определим траекторию заглубления рабочего органа.

Касательная к траектории заглубления рабочего органа в почву является углом заглубления уо:

dy t dx

где y0 = у + Ду, Ду = Ду, + Ду2

Необходимо различать два варианта. Первый, когда почва находится в фазе сдвигов. Второй вариант, когда почва находится в фазе уплотнения. Вертикальная нагрузка на двугранный клин будет равна:

созу^рЛ -вшу+ 1

Здесь мы считаем, что ребро клина острое, и силы, возникающие на нём, незначительны. Подставляя в (25) придём к дифференциальным уравнениям. В первом варианте:

соБу ^р,, ■ эту +1 (^со8у^рЛ -зту + 1;

(к ^

Во втором варианте:

^ пЕс соэу-81пу+1

Эти дифференциальные уравнения решались методом Рунге-Купа. В результате расчётов установлено, что угол заглубления 17°... 18° обеспечивает рабочий орган с углом заострения двугранного клина 18°, длиной передней поверхности двугранного клина 15 см, задней - 27 см и радиусом отвала более 0,5 м при угле резания 18...24°, ширине рабочего органа 60 см и массе орудия 700...800 кг.

В шестой главе «Модель работы агрегата на подготовительных работах при лесовосстановлении в горах» определены условия управляемости агрегата, силы сопротивления, возникающие при работе на расчистке вырубок, угол установки отвала в плане, проведён расчёт параметров подвижного отвала при работе на строительстве террас.

Поворот агрегата будет происходить только тогда, когда сила Р2 меньше силы сцепления гусеницы с почвой, т.е. когда выполняется условие (рис. 14)

Р2 «Дф^бсоза + С-^-вша

где <рг - коэффициент сцепления гусеницы с почвой, С - сила тяжести трактора, а - крутизна склона.

Подставляя в неравенство значение силы Р2 из уравнений равновесия, получим

Рхуг+Рухр-х0вяпа -{Ру+С$т<$У \ ( , \

———?--^-^-Оат+С-^та , (26)

1' В 4 \ЮВ В )К

где ц - коэффициент пропорциональности между поперечными реакциями грунта и нормальной нагрузкой, зависит от типа почвы и радиуса поворота агрегата Л;/- коэффициент сопротивления качению.

Минимальный радиус поворота агрегата при расчистке полос определяется из возможности последующего прохода агрегатов для обработки почвы, посадки растений и ухода за лесными культурами. Рассмотрим установившийся режим при расчистке вырубок. Сила сопротивления Р будет определяться как сумма равнодействующих сил от перемещения постоянной части призмы волочения

Рпр, от перемещения порубочных остатков по призме волочения Рт, от резания микронеровностей вырубки Ррез и от силы трения оборудования о почву Рпр:

Р = Р +Р +Р +Р .

пр по тр рез

Сила трения оборудования о почву будет определяться по формуле:

где N - вертикальная составляющая реакции опоры (почвы).

Значение N равно силе тяжести оборудования. Координата точки приложения силы трения Ртр будет находиться в центре тяжести оборудования.

Равнодействующая сил от перемещения постоянной части призмы волочения равна

" ^npfnz

где

G„p - сила тяжести постоян-

Рис. 14. Схема сил, действующих на агрегат

ной части призмы волочения; f„¿ -коэффициент трения порубочных остатков о почву

Рассмотрим вариант, когда размеры порубочных остатков много меньше призмы волочения. Порубочные остатки будут распределены по краю призмы волочения. На элемент слоя D порубочных остатков массой dm будет действовать сила dPno, направление которой совпадает с направлением скорости перемещения элемента слоя D относительно поверхности почвы, а величина равна

dPK = fKpgSdl,

где р - плотность порубочных остатков; g - ускорение свободного падения; S -площадь поперечного сечения слоя О; di - длина элемента слоя массой dm.

Таким образом, проекция на ось ОХ равнодействующей сил от перемещения порубочных остатков по призме волочения определится по формуле

(27)

и.)

где: а„0 - угол, образованный направлением движения элемента слоя порубочных остатков, и прямой, перпендикулярной направлению движения агрегата (рис. 16); £ - кривая интегрирования, образованная слоем D.

Аналогично определяется проекция на ось OY:

Рту= ¡fKpgSsmamdl, (28)

(í.)

Выразим cosa„„ через тангенс этого угла, заметив, что (рис. 15):

f V'—1

У+/по

где коэффициент трения порубочных остатков о порубочные остатки.

Подставим полученное выражение в формулу (27). После интегрирования получим:

Аналогично рассмотрим 15. План скоростей движения элемента слоя £> Рим формулу (28):

призмы волочения ^ -Ш^-В-/^-

Определим координаты точки приложения равнодействующей силы от перемещения порубочных остатков по призме волочения по формулам

)хс1рту ~х1У{хг)/по +

В1 - 2х,П

•»и

¡ПО \у<&

т Рту -В-у(х2)/т

*0 2/ \ "*0

+ ¡ус!х

Х2 ___ДГ;

Ртг ГтВ-у{хг) Определим границы призмы волочения в плане. Из плана скоростей по теореме синусов находим (рис. 15):

1 У

л/1+7

Так как функция у{х) должна быть четной, то в результате решения дифференциального уравнения получим:

5

у = 1п

2д

5

.и

1п

11

где |х| < 5/9.

Сила тяжести призмы волочения равна: 0„р=КРРЯ> где У„р - объем призмы волочения.

Призма волочения будет иметь максимальный объем тогда, когда угол между горизонтальной плоскостью и касательной плоскостью к призме волочения равен углу естественного откоса порубочных остатков %0. Исходя из этого найдем уравнение поверхности, образованной порубочными остатками в призме волочения.

[х = *,+

J Í

У = у(х,) +-,

/JÍÍ7W

где у(х]) -уравнение границы призмы волочения в плане, x¡ с [х0 - В,ха\.

Второй поверхностью, ограничивающей призму волочения, является поверхность отвала. Третьей поверхностью, ограничивающей призму волочения, является поверхность почвы. При определении объема призмы волочения и координат её центра тяжести использовались численные методы.

Определим силу от резания микронеровностей вырубки Р . Горизонтальная сила, необходимая для перемещения трёхгранного клина, равна силе, необходимой для перемещения двугранного клина с углом резания оц

a¡ = arcsin^ina^ sina0), где ao - линейный угол двугранного угла; ат - угол установки двугранного угла в плане.

Сама сила определится по формуле Ру = <зтр S, где S - площадь вырезаемого сечения.

Боковая сила определится, согласно данным Л.А.Скворцова и Л.Н.Смирнова, по формуле:

р =Р sin(2cÜ 1 у 7,4sin(aM -20)"

Определим площадь вырезаемого сечения S. Микропрофиль вырубки Z>(x) можно рассматривать как гауссовский стационарный процесс. Среднее значение уровня уср, на котором находится отвал, определится по формуле:

уср = ЪЛМ (30)

А=1

где Р(В0 - вероятность нахождения отвала на уровне ук.

Введем систему координат: ось OY - вертикальная ось, проходит через левый край отвала; ось ОХ- проходит параллельно лезвию ножа отвала, через средние значения микронеровностей вырубки (рис. 16).

Пусть отвал 1 находится на одном уровне и в одной линии с опорным устройством 2, и пусть они находятся на одном уровне у в интервале (ук yt+dy). Вероятность нахождения отвала на уровне ye(yk,yk+dy) будет являться произведением трех событий: события С* - неровности в какой-либо точке находятся в интервале (yh yi¡+dy), события Q* - эта точка находится под опорным уст-

ройством и собьпия Ск - опорное устройство находится над участком, где неровности не превышают уровень (уь Ук+<&)- Так как эти события независимы, то

р{сАс:) = р(ск)р{с'МсГ)

\р{сс'с")1у /р(ф(с>(с'>

Вероятность Р(Ск) можно записать следующим образом: Р(Ск) = Р{ук <%(х)<у„ + <Иу} = РЩх)<ук +М-РШ<Ук} = _рЩх)<ук+Ф}-рЩ<ук}. 4У

(31)

(32)

Рис. 19. Взаимодействие отвала с микропрофилем вырубки

Вероятность Р(Ск) найдется из условия равномерного распределения случайной величины х на интервале длиной

где Ак, - средняя длительность выброса за уровень ук, соответственно сверху вниз и снизу вверх, определяются по известным формулам:

Д+ =. -

2л

Д" =

2л

)

>(0)",¡"4," гвЩГ' " "г «-(о)''.'"Т.""ЭД

В(х) - корреляционная функция микропрофиля, аппроксимируется выражением

В(х) - е_ш,£) со8(271/0х); В - дисперсия рассматриваемого процесса Цх)\ а - интенсивность затухания корреляционной функции; /0 - частота периодической составляющей случайного процесса.

Вероятность Р(Ск') найдется из условия равномерного распределения случайной величины х на интервале дайной Дь т. е.

(34)

Так как вероятность не может быть отрицательной, то самое нижнее положение, в котором может оказаться отвал, это когда Д* = Ь. Из этого условия находим нижний уровень у, от которого начинается суммирование в формуле (30):

у2-у!

Ь=-

2л >(0).

После подстановки (31) - (35) в (30) и перехода к пределу получим:

jexp

У -у

25(0) J

(35)

Средняя площадь вырезаемого сечения при расчистке будет определяться интегралом:

о "Г Л+/ ^

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

2

1

25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 Ь, см

Рис. 17. Зависимость площади вырезаемого сечения, от ширины опорного устройства: 1 - среднее значение, 2 - максимальное значение

Уср

Максимальная площадь вырезаемого сечения будет определяться анало-

гично:

Ja (y)dy.

Для D = 16 см2, /о = 0,35 1/м, а = 0,2 1/м построены графики зависимости Scp и Smах от ширины опорного устройства b (рис. 17).

При работе на расчистке вырубок агрегат должен отвечать следующим требованиям: энергозатраты должны быть минимальны

W = Я +Р„„ + Р„„ +Р -»min, (36)

рвЗу пр ПО у щр ' V /

агрегат должен быть управляем (26). Требования к агрегату можно рассматривать как задачу условной оптимизации, где соотношение (36) - целевая функция, а неравенство (26) - ограничение, накладываемое на нее. Если задаться маркой трактора и условиями работы, то задача становится одномерной. Единственной переменной остается угол установки отвала в плане.

Поставленная задача решалась методом дихотомии. В результате установлено, что условиям задачи удовлетворяет угол установки отвалов в плане 70°, а минимальная максимальная высота отвала с козырьком, при которой отсутствует пересыпание порубочных остатков через отвал, составит 1,4 м.

Остальные параметры неподвижного отвала найдем из необходимости работы на землеройных работах. Д ля этого используем при проектировании неподвижного отвала профиль бульдозерного отвала с постоянным радиусом кривизны поверхности.

Расчет параметров подвижного отвала при работе на строительстве террас проводился из условия минимума энергозатрат на вырезание и перемещение объёма грунта по методике Ю.М. Серикова.

В седьмой главе «Экспериментальные исследования физико-механических свойств лесных почв и процесса резания почв рабочими ор-ганими различных типов» приведены методики определения физико-механических характеристик лесных почв, экспериментальные исследования процесса резания почвы двугранным клином, траектории и глубины заглубления рабочего органа в виде двугранного клина с цилиндрическим отвалом в почву.

Целью исследований процесса резания почвы двугранным клином является определение соответствия экспериментальных и расчётных значений размеров элемента пласта. Исследования проводились в полевых условиях на территории питомника Правдинского лесхоза-техникума. Управляемыми факторами являлись глубина резания h и угол резания а«. В качестве двугранного клина использовалась выкопочная скоба от выкопочной машины ВМ-1,25.

В табл. 1 приведены результаты исследований и расчётное значение величины к, определённое по формуле (5). Из табл. видно, что доверительный интервал для математического ожидания величины к включает расчётное значение. Таким образом, построенная модель образования пласта при резании почвы двугранным клином соответствует результатам проведённых экспериментов.

Таблица 1

Результаты измерения размеров элементов пласта_

во = 20° сю-25,3° 00 = 12,4°

к=ик k=L/h k=Uh

ср. знач. 0,490 ср. знач. 0,456 ср. знач. 0,636

дисперсия 0,00201 дисперсия 0,00178 дисперсия 0,00637

Доверительный интервал для 5 % уровня 0,0248 Доверительный интервал для 5% уровня 0,0233 Доверительный интервал для 5 % уров- 0,0441

значимости значимости ня значимости

Расчетное значение 0,512 Расч9шое значение 0,467 Расчётное значение 0,649

Основной характеристикой траектории заглубления является угол заглубления рабочего органа. Он, вместе с глубиной заглубления, определяет размер посадочных мест (площадки и пласта) и расстояние между ними. Проверка соответствия построенной модели образования пласта реальному процессу проводилось с использованием экспериментального образца орудия для дискретной обработки почвы ОДП-0,6. Рабочий орган орудия - две спаренные лопасти. Каждая лопасть представляет собой двугранный клин и цилиндрический отвал. Образец агрегатировался с трактором ЛХТ-55. Работа проводилась на вырубке в Хомяковском лесничестве Сергиево-Посадского опытного лесхоза. В ходе работы проводили следующие замеры: угол резания ао., длина пути заглубления по поверхности почвы, максимальная глубина резания. Управляемым фактором являлся угол резания а0 е [18°;30°]

Для проверки соответствия построенной модели образования пласта и модели взаимодействия пласта с отвалом реальному процессу проводился расчёт траектории заглубления рабочего органа. Результаты расчётов и экспериментов при угле резания 21° (задний угол 3°) приведены на рис. 18. Установле-

но, что расчётные траектории соответствуют экспериментальным при задних углах до 6°. При больших значениях задних углов расчётные значения угла заглубления больше экспериментальных.

Зная траекторию заглубления рабочего органа, можно определить силы,

действующие на х, см

О 10 20 30 40 50 60 70

о

него. Схема для расчёта показана на рис. 19. При вырезании пласта орудие движется равномерно и прямолинейно. При завершении вырезания пласта равновесие нарушается и происходит поворот рабочего

органа. Условие равновесия орудия при вырезании пласта запишется следующим образом (рис. 19).

{Т,+<2х+ЯХ-(Р-Р,)-МХ=О

тy-Qy+Ry+Ny-mg-Nн=o

Тухт - ТхУт - вухв - <2хуи + Яухк - Яхук + Л^ + ИхУт - (тё + Nн)xm+, + {Р-Р.)ут+М-Мпр= 0

-Р.(у.-у.)+Щш=о

<2Х и <2У - силы, действующие на двугранный клин при образовании эле-

5

10

S 15 £

20 25 30

Рис. 18. Траектории заглубления рабочего органа при угле резания 21°:

1 - расчётная траектория без учёта влияния отвала,

2 - расчётная траектория с учётом влияния отвала,

3 - результаты эксперимента

где

мента пласта:

8» = ' z-^y верш

хО И Уо - координаты точки приложения сил QvnQx :

xQ =-^Mcosa0,

Ув = —ttsina0;

N.

'-Ny -tgy;

Тя Ту - проекции на оси координат силы трения, действующей на заднюю поверхность двугранного клина:

Рис. 19. Схема для расчёта глубины заглубления рабочего органа

хтнут- координаты точки приложения сил ТупТх\

2 2 хт=-а„ сову, ут =—<зА йшу;

- реакция в шарнирах навесной системы орудия от силы тяжести навесной системы трактора; Р - сила тяги трактора; М - момент, фиксирующий ротор относительно рамы; х„ и ут- координаты оси ротора:

хт~г С05(ато+ У„=гМа„0+у)

Плоско-параллельное движение рабочего органа будет продолжаться до тех пор, пока М > 0. При М < 0 равновесие нарушается и начинается поворот ротора. При повороте ротора решалась задача динамики плоского движения твёрдого тела при равномерном движении вдоль оси ОХ\

/о Ас=Л/ г Л1 с

Исходя из этого, находим глубину заглубления рабочего органа. Так как система уравнений и входящие в него члены достаточно громоздки, то решаем систему уравнений численно.

Один из вариантов расчёта приведен на рис. 1В. Как видно, расчётный путь заглубления практически соответствует экспериментальному.

Таким образом установлено, что построенная модель образования пласта при резании почвы двугранным клином с цилиндрическим отвалом соответствует результатам проведённых экспериментов.

В восьмой главе «Экспериментальные исследования работы агрегата на подготовительных работах при лесовосстановлении в горах» определены тип рабочего органа для корчёвки пней, статистические характеристики микропрофилей вырубок, равнодействующая сил сопротивления при работе на расчистке вырубок.

Задача по определению типа рабочего органа для корчёвки пней решалась на основе данных хронометража. Управляемый фактор - тип рабочего органа, отклик - время корчевки пня. Построим регрессионную модель зависимости времени корчевки пня от его диаметра и проведём дисперсионный анализ полученных уравнений.

Исследовано три типа рабочих органов: рабочие органы корчевателя собирателя МП-2Б; рабочие органы в виде "зубьев"; рабочие органы в виде развитого откосника с подрезающим ножом.

Получены следующие зависимости:

Г = -83,26 +4,96с/, (37) Т = -53,36 + 4,34с/, (38) Т = -59,72 + 2,99^, (39) где уравнение (3 7) - соответствует рабочему органу МП-2Б; уравнение (3 8) -рабочему органу в виде "зубьев"; уравнение (39) -рабочему органу в виде развитого откосника с подрезающим ножом.

В результате дисперсионного анализа установлено, что различия между рассматриваемыми рабочими органами существенны. При попарном сравнении рабочих органов установлено, что рабочие органы в виде развитого откосника с подрезающим ножом значимо отличаются от рабочих органов других типов. При этом время корчевки пня предлагаемым рабочим органом в среднем в 1,75 раза меньше.

Определение равнодействующей сил сопротивления при работе на расчистке вырубок проводилось с целью проверки теоретических исследований. Исследования проводили на оборудовании, основные параметры которого получены расчетным путем. Входными величинами были захламленность вырубки, и статистические характеристики микропрофиля. Выходными - качество расчищенной полосы и равнодействующая сил сопротивления. Регистрация равнодействующей сил сопротивления проводилась методом тензометрирования путём наклейки проволочных тензодатчиков на раму оборудования. По входным величинам производился расчет качества расчистки, и определялась равнодействующая сил сопротивления. Расчетные значения сравнивались со значениями, полученными из опыта.

В результате установлено, что с вероятностью Р = 0,8 отклонения наблюдениих значений от расчетных лежат в интервалах приведенных в табл. 2.

Таблица 2

Интервалы отклонения эмпирических величин от теоретических

Наблюдаемая величина Диапазон изменения отклонения от расчетного значения, кН Диапазон изменения отклонения от расчётного значения, %

Р, -5,1...1,7 -16,0...5,3

-0,7...0,2 -18,2...5,2

Из приведенных данных видно, что метод расчета нагрузок, возникающих при расчистке вырубок, с достаточной точностью соответствует результатам проведённых экспериментов.

В девятой главе «Практическая реализация результатов исследований» описаны этапы создания орудия для дискретной обработки почвы ОДП-0,6, оборудования для корчёвки и террасирования ОКТ-3, их конструктивно-технологические схемы и процессы работы. В заключении главы представлены результаты внедрения проведённых исследований в производство и расчёт полученного при этом экономического эффекта.

На основании материалов выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработано орудие

Рис. 20. Схема орудия для дискретной обработки почвы ОДП-0,6: 1 - рама, 2 - ось, 3 - копир, 4 - барабан, 5 - лопасть, б - предохранительный штифт, 7 - палец

для дискретной обработки почвы ОДП-0,6 (рис.20). Орудие для дискретной обработки почвы включает раму 1, на которой установлена ось 2. На ось установлены копиры 3 и барабан 4. На барабане шарнирно закреплены восемь лопастей 5. Копиры закреплены неподвижно относительно рамы предохранительными штифтами 6. Лопасти снабжены пальцами 7, которые фиксируют лопасть относительно барабана при взаимодействии с копирами. В полости рамы 8 заливается масло для смазки копиров при работе орудия.

Внедрение машины в технологический процесс создания лесных культур на вырубках осуществлено в Сергиево-Посадском опытном лесхозе Московской области в агрегате с трактором ЛХТ-55 и в Вышневолоцком лесхозе Тверской области в агрегате с трактором Беларус Л-82.2. Орудие ОДП-0,6 работает стабильно как с гусеничным, так и с колесным трактором, препятствия (пни, крупные порубочные остатки, камни и т. п.) преодолеваются без остановки трактора и без подъема орудия. Забивания рабочих органов порослью, порубочными остатками не наблюдалось. Конструкция опытного образца орудия ОДП-0,6 соответствует требованиям охраны труда, не повышает уровня воздействия вредных факторов на рабочем месте. Орудие отличает простота конструкции и низкая энергоемкость. По результатам приемочных испытаний орудие рекомендовано к серийному производству.

Основные параметры оборудования для корчёвки и террасирования ОКТ-3 были определены по установленным аналитическим зависимостям и данным, полученным опытным путем.

Оборудование состоит из следующих основных частей (рис. 21): основного отвала с толкающей рамой 1, подвижного отвала 2 с корчующим зубом 3 и раскалывающе-подрезающим зубом, гидроцилиндров 4, 5 и тяги 6 механизма привода подвижного отвала.

Испытания ОКТ-3 проводились на расчистке полос, сплошной корчевке пней и строительстве террас в Псебай-ском ОПЛК Краснодарского края, в Красноокгябрьском спецсемлесхозе и Майкопском ОПЛК Республики Адыгея. По результатам приёмочных испытаний оборудование ОКТ-3 рекомендовано к серийному производству.

Результаты исследований по данной проблеме использованы ЦОКБлесхозмаш при создании опытных образцов машин и в течение 10 лет применяются в учебном процессе на кафедре механизации лесохозяйственных работ МГУЛ при проведении практических, лабораторных занятий, выполнении курсового и дипломного проектирования.

Экономический эффект от использования ОДП-0,6 составляет 536,3 руб./км, ОКТ-3 - 531681,8 руб./год.

Рис. 21. Оборудование для корчёвки и террасирования ОКТ-3

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Анализ работ по лесовосстановлению показал, что техническое оснащение лесного хозяйства недостаточно, уровень обновления парка машин в пределах 1 %, разработанные технические средства и методы оценки их экономической эффективности требуют совершенствования.

2. Разработана методика оценки экономической эффективности технологических комплексов, позволяющая проводить оценку при отсутствии точных данных о стоимости ресурсов. Установлено, что для лесовосстановления на вырубках, при сложившемся соотношении цен на ресурсы, наиболее эффективно использование технологических комплексов на базе колёсных тракторов класса тяги 1,4...2,0 и орудий для дискретной обработки почвы.

3. Разработана модель образования пласта при резании почвы двугранным клином. При её исследовании установлено: элемент пласта может образовываться как от вершины двугранного клина, так и на некотором удалении от неё; при малых углах резания резание происходит без образования элемента пласта; при резании с постоянной глубиной или с постоянным углом заглубления, постоянных почвенных условиях и постоянных параметрах двугранного клина отношение размеров элементов пласта к глубине резания, горизонтальная и вертикальные составляющие сопротивления от образования элемента пласта, приходящиеся на единицу площади вырезаемого сечения, постоянны; определены зависимости размеров элемента пласта, сил, возникающих при его образовании в зависимости от параметров двугранного клина, режимов резания и физико-механических свойств почвы.

4. Разработана модель взаимодействия пласта с отвалом. Определены силы, действующих на пласт при его движении по поверхности отвала, в зависимости от параметров отвала и свойств почвы. Основная составляющая силы продольного сжатия пласта - это составляющая от деформации пласта отвалом. Влияние сил тяжести и инерции для скоростей движения, используемых в лесу, незначительно. Установлено, что сила продольного сжатия пласта не создаёт область предельного равновесия и не оказывает влияние на процесс образования элемента пласта при изменении параметров отвала и режимов резания в рассматриваемом диапазоне. Определены силы, действующие на отвал.

5. Предложен алгоритм расчёта траектории заглубления двугранного клина с отвалом в почву, которая определяет параметры посадочного места. В результате расчётов установлено, что необходимый угол заглубления обеспечивает рабочий орган с углом заострения двугранного клина 18°, длиной передней поверхности двугранного клина 15 см, задней - 27 см и радиусом отвала более 0,5 м при угле резания 18.. .24°, ширине рабочего органа 60 см и массе орудия 700 кг.

6. Разработана модель работы оборудования на расчистке вырубок. Используя в качестве ограничений требования по управляемости агрегата, получено, что угол установки отвала в плане должен бьггь более 70°, при этом максимальная высота отвала должна быть не менее 1,4 м. Разработан метод определения качественных показателей при расчистке вырубки. Установлено, что использование опорных устройств шириной менее 1 м на расчистке вырубки

нецелесообразно вследствие повышения энергоёмкости процесса и большей степени минерализации расчищаемой площади.

7. Разработана методика определения модуля деформации почвы, основанная на определении условно-мгновенной деформации почвы при проведении компрессионных испытаний. Его значения составили 240...400 Н/см .

8. Экспериментальные исследования подтвердили соответствие построенных моделей образования пласта при резании почвы двугранным клином, взаимодействия пласта с отвалом и работы оборудования на расчистке вырубок реальному процессу. Доверительные интервалы математического ожидания для 5 % уровня значимости экспериментально полученных величин для моделей образования пласта и модели взаимодействия пласта с отвалом включают расчётные значения. Отклонения расчетных значений сил сопротивления, возникающих при расчистке вырубки, от экспериментальных находятся в интервале (- 5,3; 18,2 %).

9. На основании исследований трёх типов рабочих органов при работе на корчёвке пней установлено, что рабочий орган в виде развитого откосника с подрезающим ножом обеспечивает наименьшее время корчёвки пней. В сравнении с серийно выпускаемым корчевателем-собирателем МП-2Б время корчёвки уменьшается в 1,75 раза.

10. На основании проведённых экспериментальных и теоретических исследований разработаны орудие для дискретной обработки почвы ОДП-0,6 и оборудование для корчёвки и террасирования ОКТ-3. По результатам приёмочных испытаний указанные технические средства рекомендованы к серийному производству. Экономический эффект от использования ОДП-0,6 составляет 536,3 руб./км, ОКТ-3 - 531681,8 руб./год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Алябьев А.Ф. Зависимость качественных показателей работы оборудования для расчистки вырубок от его параметров // Вестн. Моск. гос. ун-та леса -Лесной вестник. - 2011.- № 3. - С. 74 - 77.

2. Алябьев А.Ф. Результаты исследования модели взаимодействия двугранного клина с почвой // Вестн. Моск. гос. ун-та леса - Лесной вестник. - 2010 - № 6.-С. 141-145.

3. Алябьев, А.Ф. Орудие для дискретной обработки почвы ОДП-0,6 // Лесное хозяйство. - 2010. - № 3. - С. 46 - 47.

4. Алябьев, А.Ф. Методика оценки экономической эффективности технологических комплексов (на примере машин для лесовосстановления на вырубках) // Лесное хозяйство. - 2010. - № 2. - С. 41 - 43.

5. Алябьев, А.Ф. Модель взаимодействия двугранного клина с почвой при свободном резании // Вестн. Моск. гос. ун-та леса - Лесной вестник. - 2009- № З.-С. 106-112.

6. Алябьев, А.Ф. Применение технологий создания лесных культур на вырубках в лесной зоне европейской части России / А.Ф.Алябьев, Н.Е.Проказин // Лесное хозяйство. - 2003. - № 5. - С. 37 - 40.

7. Прохоров, Л.Н. Методологические основы формирования новой системы технологий и машин для комплексной механизации лесного хозяйства / Л.Н. Прохоров, А.Ф. Алябьев, В.Ф. Зинин и др. //Лесное хозяйство. - 2001. - № 5 -С.44-47

8. Сериков, Ю.М. Испытания террасёра бульдозера / Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев, В.Т. Дёгтев //Лесное хозяйство. -1997. - № 1. - С.47 - 49

9. Сериков, Ю.М. Размещение и разметка террас / Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев //Лесное хозяйство. - 1996. - № 6. - С.42 -44

Ю.Сериков, Ю.М. Оборудование для корчевания и террасирования ОКТ-3 /

Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев //Лесное хозяйство. -1990. - № 4. - С.51 - 53 П.Гойденко, А.А. Об определении характеристик микропрофилей вырубок. / А.А. Гойденко, А.Ф. Алябьев //Изв. высш. учеб. заведений. Лесной журнал.

- 1989,- №2. -С. 119-120. Научные и справочные издания

12.Алябьев, А.Ф. Обоснование технологических комплексов машин для лесо-восстановления: монография. -М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2010. - 265 с.

13.Машины и механизмы лесного и лесопаркового хозяйства: справочник / А.Ф. Алябьев, В.Н. Винокуров, А.А. Котов и др. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2009.-468 с.

Патенты на изобретения Н.Алябьев, А.Ф. Пат. на изобр. 2296444 Российская Федерация, МПК5 А 01 В 7/00 Лесной плуг/ А.Ф. Алябьев, В.Т. Дёгтев, Л.Н. Прохоров; заявитель и патентообладатель Всерос. НИИ лесовод, и механиз. лесн. хоз. - 2007. - Б. И. № 10

15.Алябьев, А.Ф. Пат. на изобр. 2246808 Российская Федерация, МПК3 А 01 В 13/16 Устройство для формирования прерывистых микроповышений/ А.Ф. Алябьев, Н.Е. Проказин, С.Ю. Сериков; заявитель и патентообладатель Всерос. НИИ лесовод, и механиз. лесн. хоз. - 2005. - Б.И. №6

16.Галанов, В.Н.. Пат. 2170498 Российская Федерация, МПК7 А 01 В 59/048. Навесное устройство к лесохозяйственному трактору. В.Н. Галанов, В.И. Казаков, А.Ф. Алябьев, С.А. Родин. - заявитель и патентообладатель Всерос. науч. иссл. ин-т лесоводства и механизации лесного х-ва. - № 99124162 ; опубл. 20.07.2001. Бюл. № 20. - 5 с.

17.Алябьев, А.Ф. Пат. 2157618 Российская Федерация, МПК7 А 01 О 23/06. Устройство для удаления пней. А.Ф. Алябьев, Ю.М. Сериков, В.Т. Дёгтев. -заявитель и патентообладатель Всерос. науч. иссл. ин-т лесоводства и механизации лесного х-ва. - № 97115864; опубл. 20.10.2000. Бюл. № 29. - 5 с.

18.Сериков, Ю.М. Пат. 2149535 Российская Федерация, МПК7 А 01 О 23/02. Кусторез. Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев, В.Т. Дёпев. - заявитель и патентообладатель Всерос. науч. иссл. ин-т лесоводства и механизации лесного х-ва.

- № 97116346; опубл. 27.05.2000. Бюл. № 15. - 4 с.

19.Казаков, В.И.. Пат. 2145780 Российская Федерация, МПК7 А 01 С 5/02. Меч для посадки лесных культур. В.И. Казаков, В.Н. Галанов, А.Ф. Алябьев, и др. - заявитель и патентообладатель Всерос. науч. иссл. ин-т лесоводства и механизации лесного х-ва. - № 98100662; опубл. 27.02.2000. Бюл. №6.-6 с.

20.Сериков, Ю.М. Пат. 2121256 Российская Федерация, МПК7 А 01 С 11/02. Лесопосадочная машина. Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев. - заявитель и патентообладатель Всерос. науч. иссл. ин-т лесоводства и механизации лесного х-ва.-№95110371 ;опубл. 10.11.98. Бюл. №31.-5 с.

21.Сериков, Ю.М. Пат. 2120735 Российская Федерация, МПК7 Е 02 Б 3/76. Агрегат для очистки вырубок. Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев. - заявитель и патентообладатель Всерос. науч. иссл. ин-т лесоводства и механизации лесного х-ва. - № 95114933; опубл. 27.10.98. Бюл. № 30. - 3 с.

22.Сериков, Ю.М. Пат. 2080052 Российская Федерация, МПК7 Е 02 Б 3/76. Корчеватель-собиратель. Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев, В.Т. Дёгтев, Л.Н. Прохоров. - заявитель и патентообладатель Всерос. науч. иссл. ин-т лесоводства и механизации лесного х-ва. - № 93016672; опубл. 27.05.97. Бюл. № 15. - 4 с.

23.Сериков, Ю.М. Пат. 2064743 Российская Федерация, МПК7 Е 02 Б 3/76. Способ разметки террас. Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев. - заявитель и патентообладатель Всерос. науч. иссл. ин-т лесоводства и механизации лесного х-ва. -№ 4885681; опубл. 10.08.1996. Бюл. №22.-4 с.

24.Сериков, Ю.М. Пат. 2059758 Российская Федерация, МПК7 Е 02 Р 3/76. Тер-расёр . Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев, В.Т. Дёгтев. - заявитель и патентообладатель Всерос. науч. иссл. ин-т лесоводства и механизации лесного х-ва. -№ 93032915 ; заяв. 24.06.1993; опубл. 10.05.1996. Бюл. № 13. -4 с.

25.Сериков, Ю.М. Пат. 1838512 Российская Федерация, МПК7 Е 02 Б 3/76. Отвал террасёра. Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев, В.Т. Дёгтев, А.С. Дюбенко. -заявитель и патентообладатель Всерос. науч. иссл. ин-т лесоводства и механизации лесного х-ва. - № 4885681 ; заяв. 13.10.1992; опубл. 30.08.1993. Бюл. №32.-4 с.

26. Алябьев, А.Ф. А. с. 1764548 СССР, МКИ4 А 01 С 11/02. Посадочная машина / А.Ф. Алябьев, Ю.М. Сериков, В.Ф. Зинин (СССР). - № 4698717; заявл. 16.03.1989 ; опубл. Бюл. № 36,30.09.92 -4 с.

27.Сериков, Ю.М. А. с. 1662428 СССР, МКИ4 А 01 О 23/06. Способ корчёвки пней / Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев, В.П. Мореев (СССР). - № 4683111; заявл. 24.04.1989; опубл. Бюл. № 26,15.07.1991 - 3 с.

28.Сериков, Ю.М. А. с. 1658908 СССР, МКИ4 А 01 в 23/06. Террасёр-корчеватель / Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев (СССР). - № 4716460; заявл. 06.06.1989 ; опубл. 30.06.1991, Бюл. № 24. - 3 с.

29.Сериков, Ю.М. А. с. 1558328 СССР, МКИ4 А 01 О 23/06. Террасёр-корчеватель / Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев (СССР). - № 4244130; заявл. 13.05.1987; опубл. Бюл. № 15,1990 - 3 с.

30.Сериков, Ю.М. А. с. 1428293 СССР, МКИ4 А 01 О 23/06. Способ корчёвки пней / Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев, В.П. Мореев (СССР). - № 4210784; заявл. 18.03.1987; опубл. Бюл. №37,1988-3 с.

Публикации в сборниках ведущих НИИ, ВУЗов и других изданиях

31.Алябьев, А.Ф. Методика определения сжимаемости лесных почв // Ресурсосберегающие и экологически перспективные технологии и машины лесного комплекса будущего: Материалы международной науч.-пракг. конф. -Воронеж: ВГЛТА, 2009. - С. 17 - 21.

32.Алябьев, А.Ф. Взаимодействие ножа отвала с почвой при дискретной обработке почвы пассивными рабочими органами // Лесовосстановление и механизация лесохозяйственных работ: сб. науч. тр. - М.: МГУЛ, 2007. - Вып. 337-С. 73-83.

33.Алябьев, А.Ф. К выбору усилий, производящих деформацию пласта при его вступлении на нож отвала // Лесопользование и воспроизводство лесных ресурсов: сб. науч. тр. - М.: МГУЛ, 2001. - Вып. 311 - С. 68 - 72.

34.Алябьев, А.Ф. Тенденции и задачи механизации лесокультурного освоения вырубок лесной зоны европейской часта России /А.Ф. Алябьев, Н.Е. Прока-зин // Состояние и перспективы развития механизации лесного хозяйства и лесохозяйственного машиностроения в условиях рыночных отношений: Материалы науч.-практ. конф. - Пушкино: ВНИИЛМ, 2000. - С. 12-14.

35.Алябьев, А.Ф. Определение модуля общей деформации почвы и методика экспериментального определения давления, действующего на почву при образовании пласта // Состояние и перспективы развития механизации лесного хозяйства и лесохозяйственного машиностроения в условиях рыночных отношений: Материалы науч.-практ. конф. - Пушкино: ВНИИЛМ, 2000. - С. 46-49.

36.Алябьев, А.Ф. Модель дискретной обработки почвы пассивными рабочими органами // Повышение технического уровня машин лесного комплекса: Материалы Всерос. науч.-пракг. конф. - Воронеж: ВГЛТА, 1999.-С. 116-118.

37. Алябьев, А.Ф. Обоснование схемы и параметров машины для удаления пней дуба на вырубках // Научно-технические проблемы в развитии ресурсосберегающих технологий и оборудования лесного комплекса: Материалы международной науч.-пракг. конф. - Воронеж: ВГЛТА, 1998. - С. 76 - 77.

38.Алябьев, А.Ф. Машины для создания лесных культур с минимальным воздействием на окружающую среду / А.Ф. Алябьев, Ю.М. Сериков // Устойчивое управление лесами и сохранение биологического разнообразия в лесном фонде Российской Федерации: Материалы науч.-практ. конф. - Пушкино: ВНИИЛМ, 1997. - С. 41 - 43.

39.Алябьев, А.Ф. Обоснование параметров машины для удаления пней дуба // Теория проектирование и методы расчёта лесных и деревообрабатывающих машин: сб. науч. тр. -М.: МГУЛ, 1997. - С. 169 - 170.

40.Сериков, Ю.М. Приспособление для разметки террас / Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев //Лесохозяйственная информация. -1996. - № 1. - С.ЗЗ - 35

41.Сериков, Ю.М. Террасёр-бульдозер / Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев //Лесохозяйственная информация. -1996. - № 1. - С.35 - 37

42.Сериков, Ю.М. Определение основных параметров отвалов террасеров и их тяговых сопротивлений / Ю.М. Сериков, В.Ф. Зинин, А.Ф. Алябьев // Исследование и обоснование параметров лесохозяйственных машин: Труды ВНИИЛМ, 1985. - С.50 - 65.

Отпечатано в полном соответствии с качеством представленного оригинал-макета

Подписано в печать 14.06 2011. Формат 60x90 1/16 Бумага 80 г/мг Гарнитура «Тайме». Ризография. Усл. печ. л. 2,0 Тираж 100 экз. Заказ № 173.

Издательство Московского государственного университета леса 141005, Мь1тищи-5, Московская обл., 1-ая Институтская, 1, МГУЛ E-mail: izdat@mgiil.ac.ru

Введение.

1. СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Анализ технологических операций и технических средств для выполнений работ по лесовосстановлению.

1.1.1. Расчистка вырубки.

1.1.2. Механическая обработка почвы.

1.1.3. Посев или посадка растений.

1.1.4. Агротехнический уход.

1.1.5. Осветление.

1.1.6. Оценка зарубежных лесокультурных агрегатов.

1.2. Особенности лесовосстановления на вырубках в горах.

1.3. Анализ методов расчёта перемещения грунта отвалом при работе на строительстве террас.

1.4. Обзор оборудования и технологии расчистки вырубок от порубочных остатков. Анализ исследований по корчёвке пней и расчистке вырубок от порубочных остатков.

1.5. Анализ исследований по взаимодействию почвы с рабочими органами различных типов.

1.6. Выводы.

1.7. Цель и задачи исследований.

2. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ МАШИН ДЛЯ ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЯ

2.1. Технологические комплексы машин для лесовосстановления на вырубках лесной зоны.

2.2. Показатели эффективности и характеристики технологического комплекса.

2.3. Методика оценки технологических комплексов машин.

2.4. Выводы.

3. ФОРМИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ТРЕБОВАНИЙ К ПРОЦЕССАМ И МАШИНАМ.

3.1. Требования к орудию для дискретной обработки почвы.

3.2. Выбор технологической схемы оборудования для террасирования, расчистки вырубок и корчёвки пней в горах

3.3. Выводы.

4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБРАЗОВАНИЯ ПЛАСТА

ПРИ РЕЗАНИИ ПОЧВЫ ДВУГРАННЫМ КЛИНОМ.

4.1. Образование элемента пласта при резании почвы двугранным клином.

4.2. Зависимость размеров элемента пласта и сил, возникающих при его образовании, от свойств почвы, параметров резания и двугранного клина при постоянной глубине резания.

4.3. Зависимость размеров элемента пласта и сил, возникающих при заглублении двугранного клина, от его параметров и свойств почвы.

4.4. Определение угла заглубления двугранного клина в почву.

4.4.1. Определение угла заглубления двугранного клина в почву в фазе уплотнения.

4.4.2. Определение угла заглубления двугранного клина в почву в фазе сдвигов.

4.5. Определение траектории заглубления двугранного клина в почву

4.6. Выводы.

5. МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПЛАСТА С ОТВАЛОМ.

5.1. Траектория движения пласта по поверхности отвала.

5.2. Начальная кривизна пласта.

5.3. Силы, действующие на пласт.

5.4. Влияние отвала на процесс образования пласта.

5.5. Силы, действующие на отвал.

5.6. Определение траектории заглубления двугранного клина с отвалом в почву.

5.7. Выводы.

6. МОДЕЛЬ РАБОТЫ АГРЕГАТА НА ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТАХ ПРИ ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИИ В ГОРАХ.

6.1. Оценка управляемости агрегата при расчистке вырубок.

6.2. Определение усилий, действующих на оборудование при расчистке вырубки.

6.2.1. Определение сил сопротивления от перемещения призмы волочения.

6.2.2. Определение сил сопротивления от резания почвы. Обоснование параметров опорного устройства.

6.2.3. Определение угла установки отвала в плане.

6.3. Расчёт параметров подвижного отвала при работе на строительстве террас.

6.4. Выводы.

7. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЛЕСНЫХ ПОЧВ И ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ ПОЧВ РАБОЧИМИ ОРГАНИМИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ.

7.1. Определение физико-механических свойств лесных почв.

7.1.1. Определение физических характеристик лесных почв.

7.1.2. Определение сжимаемости лесных почв.

7.1.3. Определение сопротивления почвы срезу, угла внутреннего трения и сцепления почвы.

7.1.4. Определение коэффициента трения лесных почв по поверхности металла.

7.2. Исследование процесса резания почвы двугранным клином.

7.3. Исследование траектории заглубления рабочего органа в виде двугранного клина с цилиндрическим отвалом в почву.

7.4. Исследование глубины заглубления рабочего органа в виде двугранного клина с цилиндрическим отвалом в почву.

7.5. Выводы.

8. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ

АГРЕГАТА НА ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТАХ ПРИ

ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИИ В ГОРАХ.

8.1. Определение типа рабочего органа для корчёвки пней.

8.2. Определение статистических характеристик микропрофилей вырубок.

8.3. Определение равнодействующей сил сопротивления при работе на расчистке вырубок.

8.4. Выводы.

9 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

9.1. Создание орудия для дискретной обработки почвы ОДП-0,

9.2. Результаты испытаний орудия для дискретной обработки почвы

9.3. Разработка оборудования ОКТ-3.

9.4. Результаты испытаний оборудования для корчёвки и террасирования ОКТ-3.

9.5. Расчёт экономической эффективности от использования орудия для дискретной обработки почвы и оборудования ОКТ-3.

9.6. Выводы.

Актуальность проблемы. Постоянное, неистощительное пользование лесами возможно только при своевременном и качественном их восстановлении. В последние годы площади вырубленных, погибших и повреждённых лесов непрерывно увеличиваются, а объёмы искусственного возобновления лесов недостаточны, что приводит к зарастанию площадей древесной порослью малоценных пород, и, как следствие, к неоптимальной структуре лесного фонда. Лесной кодекс Российской Федерации предусматривает воспроизводство вырубленных, погибших и повреждённых насаждений. В настоящее время доступный для лесовосстановления лесокультурный фонд составляет более 750 тыс. га [38, 97]. Увеличение объёмов лесокультурного производства является общемировой тенденцией [43, 91].

Решающее значение для обеспечения качественного лесовосстановления имеет степень оснащения предприятий современными машинами и механизмами. Созданные ранее технологические комплексы не везде обеспечивают производство лесных культур при затратах, позволяющих вести лесное хозяйство в современных условиях. Технологические комплексы нуждаются в совершенствовании и пополнении новыми эффективными средствами механизации [87]. Ввиду большого разнообразия лесорастительных условий и условий ведения лесного хозяйства при выборе технологий и комплекса машин необходимо иметь экономически обоснованные рекомендации, учитывающие эти особенности.

Многообразие лесорастительных условий при создании лесных культур сводится к многообразию типов посадочных мест, которые формируются при обработке почвы. Созданные почвообрабатывающие машины базируются в основном на исследованиях, проведённых применительно к почвообрабатывающим машинам сельскохозяйственного назначения [33, 63, 67, 89, 148]. При создании новых орудий для подготовки посадочных мест под культуры требуется проведение исследований по взаимодействию лесных почв с рабочими органами различных типов.

Из-за отсутствия необходимых средств механизации особенно остро проблема лесовосстановления имеет место на горных склонах. В этих условиях процесс террасирования необходимо сочетать с корчёвкой пней и расчисткой от порубочных остатков [166].

Таким образом, из-за отсутствия современных средств механизации проблема лесовосстановления как в равнинных, так и в горных условиях является весьма актуальной.

Целью исследований является оценка эффективности технологических комплексов машин и разработка новых машин, реализующих эффективные технологии лесовосстановления.

Объектами исследований являются технологические комплексы машин, процессы обработки почвы, расчистки вырубок, корчёвки пней.

Предметом исследований являются рабочие органы для обработки почвы, расчистки вырубки, корчёвки пней.

Методы исследований. Применялись теоретические и экспериментальные методы исследований. В основу теоретических исследований положены анализ приведённых затрат при использовании технологических комплексов машин, математическое моделирование процессов взаимодействия почвы с передней и задней поверхностями двугранного клина, цилиндрическим отвалом, процессов взаимодействия рабочих органов для расчистки вырубок с порубочными остатками и микропрофилем вырубки, методы математического анализа, статики сыпучей среды, сопротивления материалов, теории упругости, теории вероятности, теории случайных процессов. Экспериментальные исследования выполнялись в лабораторных и полевых условиях с использованием стандартных и разработанных автором методик с применением стандартных приёмов математической статистики. Обработка результатов исследований производилась с использованием стандартных и специально разработанных автором программ на базе компьютерной техники.

Научная новизна работы. Решена проблема обоснования технологических комплексов машин на основе разработанной методики оценки эффективности технологических комплексов машин. Выполненные исследования по взаимодействию двугранного клина с почвой позволили обосновать экономически эффективный технологический комплекс машин и разработать методы расчёта параметров специализированных почвообрабатывающих рабочих органов. Получены математические модели, описывающие взаимодействие двугранного клина и цилиндрического отвала с почвой, формирование призмы волочения при работе на расчистке вырубки, взаимодействие рабочих органов для расчистки с микропрофилем вырубки. Модели позволяют определять характер взаимодействия двугранного клина с почвой, размеры элемента пласта, возникающие усилия, траекторию движения рабочих органов в зависимости от физико-механических свойств почвы, параметров двугранного клина, отвала и глубины резания, силовые и качественные характеристики процесса расчистки в зависимости от параметров рабочего органа и микропрофиля вырубки. Получены экспериментальные зависимости, с помощью которых определен тип рабочего органа для корчёвки пней.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена достаточным объёмом лабораторных и полевых исследований, производственной проверкой параметров разработанных рабочих органов машин, а также достаточно высокой сходимостью теоретических и экспериментальных данных.

Практическая значимость. Результаты теоретических и экспериментальных исследований позволяют:

- проводить оценку эффективности технологических комплексов при отсутствии точных данных о стоимости ресурсов;

- определять силы, действующие на рабочие органы в виде двугранного клина или двугранного клина с цилиндрическим отвалом, при резании почвы;

- определять траекторию заглубления рабочих органов в виде двугранного клина или двугранного клина с цилиндрическим отвалом;

- проводить оценку качественных показателей работы оборудования для расчистки вырубок от порубочных остатков, выполненного в виде отвала или в виде зубьев, а так же по заданным качественным показателям определять основные параметры оборудования;

- определять силы, действующие на оборудование для расчистки вырубок от порубочных остатков, параметры оборудования для расчистки, корчёвки пней и террасирования

Реализация результатов исследований. Создано новое почвообрабатывающее орудие для дискретной обработки почвы ОДП-0,6, которое прошло производственную проверку в Сергиево-Посадском опытном лесхозе Московской области и Вышневолоцском лесхозе Тверской области. Разработано оборудование для расчистки полос, корчёвки и террасирования ОКТ-3, которое прошло производственную проверку в Псебайском лесокомбинате Краснодарского края, Майкопском лесокомбинате и Краснооктябрьском спецсемлесхозе Республики Адыгея. По результатам приёмочных испытаний орудие ОДП-0,6 и оборудование ОКТ-3 рекомендованы к серийному производству. Результаты исследований реализованы в технических заданиях на разработку опытных образцов и использованы Центральным опытно-конструкторским бюро лесохо-зяйственного машиностроения при изготовлении опытных образцов. Результаты исследований используются в учебном процессе МГУ леса при изучении дисциплин «Машины и механизмы», «Система машин в лесном хозяйстве».

Исследования и разработка орудия для дискретной обработки почвы выполнены в соответствии с тематическим планом работы ВНИИЛМ на 1996 -2000 гг. по теме 4.2.2, на 2001 - 2002 гг. по теме 3.11/2, на 2003 г. по теме 3.5, на 2004 - 2005 гг. по теме «Экспериментальные и опытные образцы машин и механизмов для проведения лесохозяйственных работ и тушения лесных пожаров», раздел 2. Исследования и разработка оборудования для расчистки вырубок, корчёвки пней и террасирования выполнены в соответствии с тематическим планом работы ВНИИЛМ на 1985 - 1986 гг. по темам 1У.4.2.1 и 1У.4.2.2, на 1986-1988 гг. по теме 1.5.2.2

Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены и одобрены: на международных научно-практических конференциях (г. Воронеж 1998, 1999, 2009), на Всесоюзной научно-практической конференции молодых учёных, аспирантов и специалистов отрасли (Пушкино, 1990), на научно-практической конференции (Пушкино, 2000), на координационном совещании (Пушкино, 2000), на заседаниях Учёного совета ВНИИЛМ (1982.2006), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов МГУЛ (1993.2011),

Публикации. По теме диссертации опубликовано 56 работы общим объёмом 75 п.л., включая 1 монографию, 1 справочник, 21 авторское свидетельство и патент на изобретения, в том числе 9 в изданиях, рекомендованных ВАК. Лично автором опубликовано 15 работ общим объёмом 20,8 п.л.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения девяти глав, заключения, библиографического списка, 20 приложений. Основная часть содержит 315 страниц машинописного текста, 121 рисунок, 53 таблицы. Библиографический список включает 198 источников, в том числе 16 на иностранных языках.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Анализ работ по лесовосстановлению показал, что техническое оснащение лесного хозяйства недостаточно, уровень обновления парка машин в пределах 1 %, разработанные технические средства и методы оценки их экономической эффективности требуют совершенствования.

2. Разработана методика оценки экономической, эффективности технологических комплексов, позволяющая проводить оценку при отсутствии точных данных о стоимости ресурсов. Установлено, что для лесовосстановления на вырубках, при сложившемся соотношении цен на ресурсы, наиболее эффективно использование технологических комплексов на базе колёсных тракторов класса тяги 1,4.2,0 и орудий для дискретной обработки почвы.

3. Разработана модель образования пласта при резании почвы двугранным клином. При её исследовании установлено: элемент пласта может образовываться как от вершины двугранного клина, так и на некотором удалении от неё; при малых углах резания резание происходит без образования элемента пласта; при резании с постоянной глубиной или с постоянным углом заглубления, постоянных почвенных условиях и постоянных параметрах двугранного клина отношение размеров элементов пласта к глубине резания, горизонтальная и вертикальные составляющие сопротивления от образования элемента пласта, приходящиеся на единицу площади вырезаемого сечения, постоянны; определены зависимости размеров элемента пласта, сил, возникающих при его образовании в зависимости от параметров двугранного клина, режимов резания и физико-механических свойств почвы.

4. Разработана модель взаимодействия пласта с отвалом. Определены силы, действующих на пласт при его движении по поверхности отвала, в зависимости от параметров отвала и свойств почвы. Основная составляющая силы продольного сжатия пласта - это составляющая от деформации пласта отвалом. Влияние сил тяжести и инерции для скоростей движения, используемых в лесу, незначительно. Установлено, что сила продольного сжатия пласта не создаёт область предельного равновесия и не оказывает влияние на процесс образования элемента пласта при изменении параметров отвала и режимов резания в рассматриваемом диапазоне. Определены силы, действующие на отвал.

5. Предложен алгоритм расчёта траектории заглубления двугранного клина с отвалом в почву, которая определяет параметры посадочного места. В результате расчётов установлено, что необходимый угол заглубления обеспечивает рабочий орган с углом заострения двугранного клина 18°, длиной передней поверхности двугранного клина 15 см, задней - 27 см и радиусом отвала более 0,5 м при угле резания 18.24°, ширине рабочего органа 60 см и массе орудия 700 кг.

6. Разработана модель работы оборудования на расчистке, вырубок. Используя в качестве ограничений требования по управляемости агрегата, получено, что угол установки отвала в плане должен быть более 70°, при этом максимальная высота отвала должна быть не менее 1,4 м. Разработан метод определения качественных показателей при расчистке вырубки. Установлено, что использование опорных устройств шириной менее 1 м на расчистке вырубки нецелесообразно вследствие повышения энергоёмкости процесса и большей степени минерализации расчищаемой площади.

7. Разработана методика определения модуля деформации почвы, основанная на определении условно-мгновенной деформации почвы при проведении компрессионных испытаний. Его значения составили 240.400 Н/см2.

8. Экспериментальные исследования подтвердили соответствие построенных моделей образования пласта при резании почвы двугранным клином, взаимодействия пласта с отвалом и работы оборудования на расчистке вырубок реальному процессу. Доверительные интервалы математического ожидания для 5 % уровня значимости экспериментально полученных величин для моделей образования пласта и модели взаимодействия пласта с отвалом включают расчётные значения. Отклонения расчетных значений сил сопротивления, возникающих при расчистке вырубки, от экспериментальных находятся в интервале (- 5,3; 18,2 %).

9. На основании исследований трёх типов рабочих органов при работе на корчёвке пней установлено, что рабочий орган в виде развитого откосника с подрезающим ножом обеспечивает наименьшее время корчёвки пней. В сравнении с серийно выпускаемым корчевателем-собирателем МП-2Б время корчёвки уменьшается в 1,75 раза.

10. На основании проведённых экспериментальных и теоретических исследований разработаны орудие для дискретной обработки почвы ОДП-0,6 и оборудование для корчёвки и террасирования ОКТ-3. По результатам приёмочных испытаний указанные технические средства рекомендованы к серийному производству. Экономический эффект от использования ОДП-0,6 составляет 536,3 руб./км, ОКТ-3 - 531681,8 руб./год.

1. Аболь, П.И. Исследование сопротивляемости деревьев корчеванию: дис .канд. техн. наук. М. 1969. - 265 с.

2. Албяков, М.П. Справочник механизатора лесного хозяйства / М.П.Албяков, Е.М.Желтов, Г.П.Ильин и др. — М.: лесн. пром-сть, 1969. 344 стр.

3. Алябьев, А.Ф. Обоснование технологических комплексов машин для лесо-восстановления: монография. М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2010. - 265 с.

4. Алябьев, А.Ф. Применение технологий создания лесных культур на вырубках в лесной зоне европейской части России / А.Ф.Алябьев, Н.Е.Проказин // Лесное хозяйство. 2003. - № 5. - С. 37 - 40.

5. Алябьев, А.Ф. Орудие для дискретной обработки почвы ОДП-0,6 // Лесное хозяйство. 2010. - № 3. - С. 46 - 47.

6. Алябьев, А.Ф. Методика оценки экономической эффективности технологических комплексов (на примера машин для лесовосстановления на вырубках) // Лесное хозяйство. 2010. - № 2. - С. 41 - 43.

7. Алябьев, А.Ф. Модель взаимодействия двугранного клина с почвой при свободном резании // Вестн. Моск. гос. ун-та леса Лесной вестник. - 2009 - № З.-С. 106-112.

8. Алябьев, А.Ф. Методика определения сжимаемости лесных почв // Ресурсосберегающие и экологически перспективные технологии и машины лесного комплекса будущего: Материалы международной научно-практической конференции. Воронеж: ВГЛТА, 2009. - С. 17-21.

9. Ю.Алябьев, А.Ф. Пат. на изобр. 2296444 Российская Федерация, МПК5 А 01 В 7/00 Лесной плуг/ А.Ф. Алябьев, В.Т. Дёгтев, Л.Н. Прохоров; заявитель и патентообладатель Всерос. НИИ лесовод, и механиз. лесн. хоз. 2007. - Б.И. № 10

10. П.Алябьев, В.И. Оптимизация производственных процессов на лесозаготовках. М.: Лесная промышленность, 1977. - 232 с.

11. Анохин, А.И. Дорожные машины. Основы теории и расчета. М.: Дориздат, 1950.-372 с.

12. Антонов, Е.М. Результаты апробации роторного орудия ОРМ-1,5 в производственных условиях./ Механизация лесохозяйственных работ в таёжной зоне: Сб. науч. тр. СПб., 1992. - С. 44 - 47

13. Асанов, В.А. Подготовка почвы модернизированным орудием ОРМ-1,5М / Таежные леса на пороге XXI века. (Труды СПбНИИЛХ). СПб., 1999. С. -207-210.

14. Асанов, В.А. Результаты опытно-производственной проверки плуга шнеко-вого ПШ-1 //Механизация лесохозяйственных работ в северозападной таёжной зоне: сборник научных трудов. Л.: ЛенНИИЛХ, 1987. - С. 12-18.

15. Баранник, А.Б. Создание культур ели крупным посадочным материалом. -М.: ЦБНТИлесхоз, 1972. 42 с.

16. Бартенев, И.М. Конструкции и параметры машин для расчистки лесных площадей: монография / И.М. Бартенев, М.В. Драпалюк, П.И. Попиков, Л.Д. Бухтояров. М.: Флинта: Наука, 2007. — 208 с.:ил.

17. Болынев, Л.Н. Таблицы математической статистики / Л.Н. Большее, И.В. Смирнов/-М.: Наука, 1983. -416 с.

18. Вавилов, A.B. Механизация подготовительных работ при лесовосстановле-нии. Мн.: Ураджай, 1985. - 47 с.

19. Веледницкий, Ю.Б. Расчет параметров профиля отвала бульдозера. /Ю.Б. Веледницкий, Л.Ф. Мадорский//Труды ВНИИСтройдормаш. М. -ВНИИСтройдормаш, 1986. № 106. С. 72 - 79.

20. Вентцель, Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология. М.: Наука, 1988.-208 с.

21. Верховский, A.B. Вопросы теории корчевальных машин. Теория, конструкция и производство, т. IV. М.: Сельхозгиз, 1936. — 317 с.

22. Ветров, Ю.А. Резание грунтов землеройными машинами. — М.: Машиностроение, 1971. 357 с.

23. Винокуров, В.Н. Машины и механизмы лесного хозяйства и садово-паркового строительства: Учебник для вузов / В.Н.Винокуров, Г.В.Силаев, А.А.Золотаревский; Под ред. В.Н.Винокурова. — М. Издательский Центр "Академия", 2004. 400 с.

24. Винокуров, В.Н. Исследование, разработка и внедрение в производство самозатачивающихся рабочих органов почвообрабатывающих машин и орудий: монография. М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2009. - 311 с.

25. Вопросы земледельческой механики. Том 2. / Под ред. Мацепуро М.Е. -Минск: Гос. издат. БССР, Ред. сель-хоз. лит-ры, 1959. 324 с.

26. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов: Учеб. пособие для строительных вузов. - М.: Высш. школа, 1978. - 447 е., ил.

27. Галанов В.Н. Исследование процесса полосной расчистки вырубок применительно к орудиям для последующей работы. //Исследование и обоснование параметров новых лесохозяйственных машин: Труды ВНИИЛМ. М.: ВНИИЛМ, 1976. - С. 22 - 34.

28. Гойденко, A.A. Об определении характеристик микропрофилей вырубок. / A.A. Гойденко, А.Ф. Алябьев //Изв. высш. учеб. заведений. Лесной журнал. -1989.-№2.-С. 119-120.

29. Горячкин В.П. Собрание сочинений в трёх томах. М.: Колос, 1968. - 2-е изд. - Т. 2. - 460 с.

30. Горячкин В.П. Собрание сочинений. Корчевальные машины. М.: ОГИЗ, 1948. Т. 4.-274 с.

31. ГОСТ 12248-96 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости.

32. ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик.

33. ГОСТ 23728-88 23730-88 "Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки.

34. Государственный доклад «О состоянии и использовании лесных ресурсов Российской Федерации в 2003 г.» / Гл. ред. Рощупкин В.П. М.: ВНИИЛМ, 2004.- 118 с.

35. Годнев, Л.Е. Исследования способов частичной обработки почвы на вырубках еловых лесов Московской области // Варащивание сосны и ели в лесных культурах: сб. науч. тр.: Пушкино: ВНИИЛМ, 1975. - С. 30 - 54.

36. Гячев, Л.В. Теория лемешно-отвальной поверхности //Труды Азово-Черноморского института механизации сельского хозяйства. Зерноград: 1961.-Вып. 13.-318 с.

37. Дворковой, В.Я. Исследование процесса копания грунтов отвальными рабочими органами, установленными под углом захвата на поперечных откосах, дис. .канд. техн. наук. М.: 1972. - 204 с.

38. Дженкинс, Г. Спектральный анализ и его приложения / Г. Дженкинс, Д. Вате-М.: Мир, 1971.-316 с.

39. Джим Керл, Петгери Воуринен, Альберто дель Лунго. Состояние и тенденции лесокультурного производства в мире: лесохоз. информ. М.: ВНИИЦлесресурс, 2004. - № 11. - С. 53 - 58.

40. Драпалюк М.В. Обоснование основных параметров комбинированного рабочего органа дискового плуга Текст. / Драпалюк М.В. Коротких В.Н. // Молодой ученый. — 2010.— №8. Т. 1. —С. 96-101.

41. Дьяконов, В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке бейсик для персональных ЭВМ. М.: Наука, 1989. - 240 с.

42. Исследование себестоимости лесных культур: методические рекомендации /

43. B.Д. Димитров. Л.: ЛенНИИЛХ, 1975. - 57 с.

44. Калиниченко, Н.П. Лесовосстановление и лесовыращивание / Н.П.Калиниченко, А.И.Писаренко, Н.А.Смирнов. -М.: Лесн. пром-сть, 1967. 232 с.

45. Калиниченко, Н.П. Лесовосстановление на вырубках / Н.П.Калиниченко, А.И.Писаренко, Н.А.Смирнов. М.: Лесн. пром-сть, 1973. - 328 с.

46. Калиниченко, Н.П. Лесовосстановление на вырубках / Н.П.Калиниченко, А.И.Писаренко, Н.А.Смирнов. — М.: Экология, 1991. -384 с.

47. Калиткин, H.H. Численные методы. М.: Наука, 1978. 512 с.

48. Карпачев, С.П.Теоретические исследования вероятностных характеристик оценки скоплений лесосечных отходов методом линейных пересечений /

49. C.П.Карпачев, Е.Н.Щербаков // Вестн. Моск. гос. ун-та леса Лесной вестник. - 2009. - № 4 - С. 97 - 99.

50. Колесников, Ю.И. Исследование процесса плужной подготовки лесных почв и обоснование методики расчёта усилий, действующих на рабочие органы лесохозяйственных плугов: автореф. дис. . канд. техн. наук.Воронеж: ВЛТИ, 1979. 18 с.

51. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров/

52. Г. Корн, Т. Корн / М.: Наука, 1978. - 832 с.

53. Корниенко, П.П. Механизация обработки почвы под лесные культуры / П.П. Корниенко, Ю.М. Сериков, В.Ф. Зинин и др. М.: Агропромиздат, 1987. -247 с.

54. Красильников, JI.B. Исследование лобового и косого резания грунтов при различной высоте рабочих органов: дис. .канд. техн. наук. М.: 1967. - 210 с.

55. Кулен, А. Современная земледельческая механика/ А. Кулен, X. Куиперс / -М.: Агропромиздат, 1986.-349 с.

56. Ларюхин, Г.А. Система лесохозяйственных машин / Г.А. Ларюхин, Н.П. Ка-линиченко, В.В. Чернышев и др. — М.: Агропромиздат, 1985. 264 с.

57. Левшина, Е.С. Электрические измерения физических величин/ Е.С. Левши-на, П.В. Новицкий / — Л.: Энергоатомиздат, 1983. — 320 с.

58. Лесной кодекс Российской Федерации // Федеральный закон от 04.12.2006 г. № 200-ФЗ. М.: Собрание законодательства Российской Федерации. - 2006. -№50.-ст. 5278

59. Лурье, А.Б. Динамика регулирования навесных сельскохозяйственных агрегатов. Л.: Машиностроение, 1969. - 288 с.

60. Мак-Кракен Д., Дорн У. Численные методы и программирование на фортране. М.: Мир, 1977.-584 с.

61. Мальцев, М.П. Технология создания лесных культур и реконструкция малоценных насаждений на вырубках горных лесов Северного Кавказа / М.П. Мальцев, В.Д. Демьянов, Н.С. Лубенец / М.: ВНИИЦлесресурс, 1989. - 4 с.

62. Маслов, Н.Н.Основы инженерной геологии и механики грунтов. М.: Высш. школа, 1982.-511 с.

63. Маркова, И.А. Значение микроповышений при создании лесных культур / И.А.Маркова, З.Ф.Матюхина, Т.А.Шалыгина, А.Е.Верт // Лесоведение, -1978,-№6.-С. 25-39

64. Маркова, И.А. Обобщение 30-летнего опыта плантационного лесовыращивания в таёжной зоне России / И.А.Маркова, Т.А.Шестакова, Н.В.Большакова, О.Ю.Бутенко // Тр. СПбНИИЛХ: Вып. 2 (12) СПб., 2004. -С. 58-76.

65. Маркова, И.А. Пути повышения эффективности лесокультурного производства / Таежные леса на пороге XXI века. (Труду СПбНИИЛХ). СПб., 1999. С. 61-71.

66. Махлин, Э.И. Определение сопротивления экстракции древесных корневых систем действием горизонтального усилия корчевального агрегата. //Механизация лесоразработок и транспорт леса: Труды БТИ. Мн.: Вы-шэйшая школа, 1974. - вып. 4. - С. 192 - 200

67. Махлин, Э.И. Методика определения сил сопротивления экстракции древесных корневых систем //Механизация лесоразработок и транспорт леса: Труды БТИ. Мн.: Вышэйшая школа, 1974. - вып. 4. - С. 201 - 207

68. Махлин, Э.И. Определение тягового сопротивления рабочих органов корчевального агрегата при их взаимодействии с древесной корневой системой // Труды БТИ. Мн.: БТИ, 1967. - С. 178 - 194

69. Машины и механизмы лесного и лесопаркового хозяйства: справочник / А.Ф. Алябьев, В.Н. Винокуров, A.A. Котов и др. М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2009.-468 с.

70. Мер, И.И. Мелиоративные машины / И.И. Мер, Б.А. Васильев, В.Б. Гантман /-М.: Колос, 1980.-351 с.

71. Методические указания по лесокультурной оценке сплошных вырубок (для подзоны южной тайги и зоны смешанных лесов европейской части СССР). -М.: ЦБНТИлесхоз, 1987. 16 с.

72. Морозов, Г.Ф. Очерки по лесокультурному делу. М.-Л.: Сельхозгиз, 1930. 100 с.

73. Нагла, Я.Я. Рациональная форма косого отвала бульдозера, дис. .канд. техн. наук. Рига: 1957. - 218 с.

74. Наличие техники и анализ использования автотракторного парка в 1996.2005 гг. (форма№ 1-мех), -М.: ФГУП «Рослесинфорг», 173 с.

75. Нартов, П.С. Обоснование параметров рабочих органов лесных дисковых орудий: автореф. дис. . докт. техн. наук. Киев.: Украинская с. х. академия, 1967.-46 с.

76. Наставление по проведению лесовосстановительных работ в зоне хвойно-широколиственных лесов европейской части РСФСР., М.: ЦБНТИлесхоз, 1987.-76 с.

77. Национальный доклад Российской федерации по критериям и индикаторам сохранения и устойчивого управления умеренными и бореальными лесами (Монреальский процесс), М.: ВНИИЛМ, 2003. 84 с.

78. Недорезов, И.А. О рациональном профиле отвала автогрейдера и бульдозера //Строительные и дорожные машины. 1957. - № 8. - С. 18-20

79. Недорезов, И.А. Исследование и создание новых высокоэффективных совковых отвалов для бульдозеров / И.А. Недорезов, Д.И. Федоров / //Машины для земляных работ: Труды ЦНИИСа. М.: Транспорт, 1973. — вып. 79. -С.93-101

80. Никитин В.И. Исследование и обоснование основных параметров рабочих органов и режимов работы террасеров шнеко-фрезерного типа: автореф. дис. .канд. техн. наук. Пушкино: 1978. - 18 с.

81. Новиков C.B. Механизация и технология расчистки вырубок в условиях Сибири. M.: ЦБНТИ, 1983. - 29 с.

82. Новиков C.B. Обоснование параметров и разработка компоновочной схемы оборудования для полосной расчистки вырубок, дис. .канд. техн. наук. -Красноярск: 1984. 177 с.

83. Новосельцева, А.И. Итоги первого года реализации программы лесовосста-новления в лесном фонде Российской Федерации: лесохоз. информ. М.: ВНИИЦлесресурс, 2004. - № 10. - С. 2 - 11.

84. Нормативно-справочный материал для экономической оценки лесохозяйст-венной техники. М.: ВНИИЦлесресурс, 1990. - 133 с.

85. Нормативы годовых загрузок тракторов и лесохозяйственных машин. М.: ВНИИЦлесресурс, 1991 -33 с.

86. Обыдёнников, В.И. Типы вырубок и возобновление леса / В.И.Обыдёнников, Н.И.Кожухов. -М.: Лесн. пром-сть, 1977. 176 с.

87. Орудие роторное ОРМ-1,5 // Паспорт ОРМ-1,5.00.000.00 ПС. Л: Лен-НИИЛХ, 1988.-21 с

88. ОСТ 56-37-79 Частичная обработка почвы под лесные культуры на вырубках подзоны южной тайги европейской части РСФСР. Основные требования. М.: ЦБНТИлесхоз, 1980. - 5 с.

89. ОСТ 56-87-86 Лесные культуры. Обработка почвы на вырубках зоны смешанных лесов европейской части РСФСР. Основные требования. М.: ЦБНТИлесхоз,1987.-6 с.

90. ОСТ 56-99-93. Лесные культуры. Оценка качества. М.: ВНИИЦлесресурс,1994.-38 с.

91. ОСТ 10 2.18-2001 Испытания сельскохозяйственной техники. Методы экономической оценки. М.: Минсельхоз России, 2001, - 36 с.

92. Отраслевые методические указания по определению экономической эффективности использования в лесном хозяйстве новой техники, изобретенийи рационализаторских предложений. М.: ЦБНТИлесхоз, 1978. - 182 с.

93. Оценка качественных и энергетических показателей работы дискового плуга Текст. / Коротких В.Н., Драпалюк М.В. [и др.] // Молодой ученый. -2010. №8. Т. 1.-С. 101-104.

94. Перелыгин, JIM. Древесиноведение. М.: Советская наука, 1957. - 364 с.

95. Перспективные технологии создания лесных культур на вырубках горных лесов Северного Кавказа. М.: ЦБНТИлесхоз, 1986. - 13с.

96. Пижурин, A.A., Исследование процессов деревообработки / А.А.Пижурин, М.С.Роземблит; под общ. ред. А.А.Пижурина. М.: Лесн. пром-сть, 1984.-232 с.

97. Пижурин, A.A., Основы моделирования и оптимизации процессов деревообработки / А.А.Пижурин, М.С.Роземблит; под общ. ред. А.А.Пижурина. М.: Лесн. пром-сть, 1988. - 296 с.

98. Писаренко, А.И. Лесовосстановление. М., Лесн. пром-сть, 1977. - 250 с.

99. Платонов, В.Ф. Гусеничные транспортеры-тягачи / В.Ф. Платонов, А.Ф. Белоусов, Н.Г.Олейников, и др. / М.: Машиностроение, 1978. - 252 с.

100. Правила заготовки древесины. Приказ МПР РФ от 16.07.2007 № 184

101. Правила лесовосстановления. Приказ МПР РФ от 16.07.2007 № 183

102. Прохоров, Л.Н. Методологические основы формирования новой системы технологий и машин для комплексной механизации лесного хозяйства / Л.Н. Прохоров, А.Ф. Алябьев, В.Ф. Зинин и др. //Лесное хозяйство. 2001. - № 5 с.44 -47

103. Прохоров, Ю.В. Теория вероятностей. Основные понятия. Предельные теоремы. Случайные процессы: Справочник / Ю.В. Прохоров, Ю.А. Розанов / М.: Наука, 1987. - 400 с.

104. Работнов, Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., испр. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. -712 с.

105. Расчёт на ЭВМ нормативных затрат по содержанию и эксплуатации лесохозяйственных машин и механизмов: методические рекомендации / А.Б. Зо-лотницкий, И А. Екимова. Л.: ЛенНИИЛХ, 1989. - 60 с.

106. Расчетно-технологические карты для выращивания посадочного материала и производства культур хвойных пород на основе промышленных методов на вырубках в лесной зоне СССР., М.: ЦБНТИлесхоз, 1987 60 с.121. РедышнАК.

107. Рекач, В.Г. Руководство к решению задач прикладной теории упругости. -М.: Высш. шк., 1984.-287 с.

108. Рекомендации по ведению лесного хозяйства на зонально-типологической основе (лесная зона европейской части РСФСР) для опытно-производственной проверки. Пушкино: ВНИИЛМ, 1983 — 36 с.

109. Рекомендации по технологии производства лесных культур и реконструкции малоценных насаждений на вырубках в горных лесах Северного Кавказа. Сочи: КФ ВНИИЛМ, 1986. - 17 с.

110. Руководство по проведению лесовосстановительных работ в государственном лесном фонде таежной зоны европейской части РСФСР. М.: ЦБНТИлесхоз, 1977. - 72 с.

111. Руководство по лесовосстановлению и лесоразведению в лесостепной, степной, сухостепной и полупустынной зонах европейской части Российской Федерации. -М.: ВНИИЦлесресурс, 1994. 152 с.

112. Сельскохозяйственные машины. Ч. 1: Почвообрабатывающие маши-ны:метод. указания / Новосиб. гос. аграр.ун-т. Инженер, ин-т; сост. В.А.Головатюк, С.Г.Щукин, В.П.Демидов, В.Г.Луцик. Новосибирск, 2010. -54 с.

113. Сельскохозяйственная техника // Каталог в 2-х томах. М.: ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1980.-Том 1 361 е., Том 2 367

114. Сельскохозяйственная техника // Каталог в 3-х томах. М.: ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1991. - Том 1 361 е., Том 2 367 с.

115. Семинар в Тихвине // Леспроминформ. 2005. — № 5. - С. 52 — 55.

116. Сериков, Ю.М. К вопросу механизации террасирования горных склонов Средней Азии: автореф. дис. .канд. техн. наук. Ташкент: 1965.-25 с.

117. Сериков, Ю.М. Оборудование для корчевания и террасирования ОКТ-3 / Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев //Лесное хозяйство. 1990. -№ 4. - С.51 - 53

118. Сериков, Ю.М. А. с. 1558328 СССР, МКИ4 А 01 в 23/06. Террасёр-корчеватель / Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев (СССР). № 4244130; заявл. 13.05.1987 ; опубл. Бюл. № 15, 1990 - 3 с.

119. Сериков, Ю.М. А. с. 1658908 СССР, МКИ4 А 01 в 23/06. Террасёр-корчеватель / Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев (СССР). № 4716460; заявл. 06.06.1989 ; опубл. 30.06.1991, Бюл. № 24. - 3 с.

120. Сериков, Ю.М. Определение основных параметров отвалов террасеров и их тяговых сопротивлений / Ю.М. Сериков, В.Ф. Зинин, А.Ф. Алябьев // Исследование и обоснование параметров лесохозяйственных машин: Труды ВНИИЛМ, 1985. С.50 - 65.

121. Сериков, Ю.М. Размещение и разметка террас / Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев //Лесное хозяйство. 1996. - № 6. - С.42 - 44

122. Сериков, Ю.М. Испытания террасёра бульдозера / Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев, В.Т. Дёгтев //Лесное хозяйство. 1997. - № 1. - С.47 - 49

123. Сериков, Ю.М. Пат. 2064743 Российская Федерация, МПК7 Е 02 Б 3/76.

124. Способ разметки террас . Ю.М. Сериков, А.Ф. Алябьев. заявитель и патентообладатель Всерос. науч. иссл. ин-т лесоводства и механизации лесного х-ва. -№4885681 ; опубл. 10.08.1996. Бюл. № 22. -4 с.

125. Сериков, Ю.М. Механизация освоения каменистых склонов в лесном хозяйстве / Ю.М. Сериков, В.Ф. Зинин, В.Т. Дегтев и др. / М.: ЦБНТИ, 1987. -40 с.

126. Сериков, Ю.М. Механизация лесомелиоративных работ на склонах / Ю.М. Сериков, Г.А. Ларюхин, В.В. Чернышев / — М.: Лесная промышленность, 1984. -142 с.

127. Сериков, Ю.М. А. с. 1428293 СССР, МКИ4 А 01 G 23/06. Способ.корчевки пней / Ю.М. Сериков, В.П. Мореев, А.Ф. Алябьев- (СССР). № 4210784/29-15; заявл. 18.03.87 ; опубл. 07.10.88 Бюл. № 37. - 3 с.

128. Сериков, Ю.М. А. с. 1662428 СССР, МКИ4 А 01 G 23/06. Способ корчевки пней / Ю.М. Сериков, В.П. Мореев, А.Ф. Алябьев (СССР). № 4683111/15; заявл. 24.04.89 ; опубл. 15.07.91 Бюл. № 26. -2 с.

129. Сериков, Ю.М. Механизация удаления пней на вырубках / Ю.М. Сериков, Ю.А. Титаренко, A.M. Баранов /- М.: ЦБНТИ, 1984. 36 с.

130. Сидоров, С.А. Повышение долговечности и работоспособности рабочих органов почвообрабатывающих машин и орудий, применяемых в сельском и лесном хозяйствах: автореф. дис. . докт. техн. наук. М.: ВИСХОМ, 2007. -34 с.

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

132. Система машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1986 1995 годы. Часть IV. Лесное хозяйство и защитноелесоразведение. M.: АгроНИИТЭИИТО, 1988. - 204 с.

133. Системы мероприятий по ведению лесного хозяйства на зонально-типологической основе (лесная зона европейской части СССР) для опытно-производственной проверки. — Пушкино, ВНИИЛМ, 1988 - 87 с.

134. Скворцов, Л.А. Зависимость между боковой и горизонтальными составляющими усилия резания бульдозера-кавальероразравнивателя / Л.А. Скворцов, Л.Н. Смирнов //Строительные и дорожные машины. 1978. - № 2. -С.30 —31.

135. Скворцов, Л.А. Определение предельнодопустимого угла установки в плане отвала бульдозера / Л.А. Скворцов, Л.Н. Смирнов //Строительные и дорожные машины. 1979. - № 8. - С.21.

136. Соколов, А.И. Механизация обработки почвы на нераскорчёванных вырубках в условиях Карелии / А.И.Соколов, В.А.Харитонов, Т.И. Кривенко -Пертозаводск: Карельский научный центр РАН, 2008. 100 с.

137. Соколовский, В.В. Статика сыпучей среды. -М.: Наука, 1990. -272 с.

138. Справочник лесничего / Под общ. ред. А.Н. Филипчука. 7-е изд., перераб. и доп. М.: ВНИИЛМ, 2003. - 640 с.

139. Справочник механизатора лесного хозяйства. М.: Лесн. пром-сть, 1977. -296 с.

140. Судьев, Н.Г. Лесохозяйственный справочник для лесозаготовителя /

141. Н.Г.Судьев, Б.Н.Новиков, Л.Н.Рожин. -М.: Лесн. пром-сть, 1989. -328 с.

142. Тимошенко, С.П. Сопротивление материалов/ в двух томах. М.: Наука, 1965.-Т.1.-364 с.

143. Тимошенко, С.П. Сопротивление материалов/ в двух томах. М.: Наука, 1965.-Т.2.-480 с.

144. Толмачев, А.Н. Исследование работы гусеничного корчевателя, дис. .канд. техн. наук. М.: 1975. - 240 с.

145. Уголев, Б.Н. Испытания древесины и древесных материалов. М.: Лесная промышленность, 1965.-252 с.

146. Устройство для формирования прерывистых микроповышений: A.c. СССР № 871747. 1981. - Б.И. № 38.

147. Фаробин Я.С. Теория поворота транспортных машин. М.: Машиностроение, 1970. -176 с.

148. Ханбеков, И.И. Лесовосстановление и защитное лесоразведение в горных районах СССР. -М.: Лесная промышленность, 1978, 208 с.

149. Ханбеков, И.И. Совершенствование способов рубок и лесовосстановле-ния в горных лесах. //Научные исследования для лесов будущего: Сборник статей. М.: Лесная промышленность, 1981. - С.80 - 88

150. Холявко, B.C. Леса Кавказа и повышение их продуктивности. //Научные исследования для лесов будущего: Сборник статей. М.: Лесная промышленность, 1981. - С.149 - 156

151. Хоменко, М.С. Технологические основы механизированного процесса террасирования склонов: автореф. дис. .док. техн. наук. Тбилиси: 1971. -55 с.

152. Хосруашвили, А.Н. Исследование тяговых усилий и работы при корчевке леса прямой тягой в условиях Грузинской СССР. дис. .канд. техн. наук. -Тбилиси: 1965.-190 с.

153. Цитович, H.A. Механика грунтов (краткий курс). М.: Высш. школа, 1983.-288 с.

154. Цыпук, A.M. Повышение эффективности лесовосстановительных работ ресурсосберегающей технологией: автореф. дис. . докт. техн. наук С.-Пб.: СПбНИИЛХ, 1996.-34 с.

155. Чернышев, В.В. Механизация лесопосадочных работ. — М.; Лесная промышленность, 1978. 160 с.

156. Чижов, Б.Е. Регулирование травяного покрова при лесовосстановлении. -М.; ВНИИЛМ, 2003. 173 с.175. . Чистяков, В.П. Курс теории вероятностей. М.: Наука, 1987. - 240 с.

157. Шатов, И.В. Критический обзор исследований по вопросу наивыгоднейшего угла захвата при косом перемещении грунта. //Труды ЦНИИМЭ том X. Химки: ЦНИИМЭ, 1958. - С. 73 - 93

158. Шатов, И.В. Исследование процесса косого перемещения грунта. //Труды ЦНИИМЭ том XV. Химки: ЦНИИМЭ, 1960. вып. 1. - С. 123 - 159

159. Шекель, А.И. Технологии и машины для удаления пней и подготовки посадочных ям: автореф. дис. . докт. техн. наук М.: МГУЛ, 2000. 37 с.

160. Шильников, Н.Г. Влияние зарастания культур травой на рост сосны и ели // Защитное лесоразведение и лесные культуры (тематический сборник). -М., Лесная промышленность, 1971, С 143 - 246.

161. Ширнин, Ю.А. Напряжения и деформации грунтового основания железобетонных плит лесовозных дорог / Ю.А.Ширнин, В.И.Чернякевич // Лесной журнал. 2009. - № 2. - С 41 - 46 .

162. Шумаков, B.C. Современные способы подготовки почв под лесные культуры / В.С.Шумаков, В.Н.Кураев М.: Лесная промышленность, 1973. - 160 с.

163. Энциклопедия лесного хозяйства в двух томах, том первый. М.Ж ФАЛХ, 2006,-424 с.

164. A Rational Way to Profitable Reforestation. Mantta, Finland, 1982-6

165. Cormier D., Ryans M. The use of piling rakes for a logging derbies prob-lem//Canadian Forest Industries. -Canada: 1988. -Nil. -p.27-32

166. Finnish Forest Improvement Technics and Machinery. — Finland.: Metsaoji-tussaation, 1970. - 131 p.

167. Finnish Stand Establishment Machinery and Equipment. — Tyovaline, Finland: 1981.-67 p.

168. Forest Improvement Techniques and Machinery / Arvi A Karisto. - Finland.: Metsaojitussaation, 1980. - 107 p.

169. Forest Operations in Sweden. Sweden: Forskningsstiftelsen Skogsarbeten, 1991.-59 p.

170. From Cone on the Tree to Plant in the Ground. Sweden: Hilleshog, Landsk-rona, 1978.-30 p.

171. Fundamentals of Mechanical Site Preparation /Compiled by Mac A. von der Gonna// FRDA Report 178. -Victoria, B.C.: B.C. Ministry of Forests, 1992. -27p.

172. Golob T.B. Tsay T-B. Analisis of forces required to pull out stumps of varying age and different species. -Canada: Canadian forestry service, 1976. -28 p.

173. Johan Freij. Silviculture trends 1987 1992 large-scale systems and methods / Johan Freij, Anders Tosterud. // Skogsarbeten Results. - Kista Sweden: Skogsarbeten. - 1989. - № 4. - 4 p.

174. Land clearing product catalog. Florida: Fleco, 8 p.

175. Мак Donald P. New D8N continues tough tradition for Garner Bros. //Canadian Forest Industries. Canada: 1988. -N 4. — p.4 - 6.

176. Paul Tabbush. Scandinavian Scarifiers Prospects in Britain // Forestry and British Timber. - 1984. - September. - P. 45-46.

177. Planteuse forestiere Sifer SS 007 // Afocel-Armef Informatios-Foret. 1976. -№4.-8 p.

178. Ulf Hallonborg. Den maskinella planteringens utveckling. Garpenberg // Information fran skogsbrukets plantgrupp № 1. Garpenberg, Sweden: 1991 - 4 p.

179. Сайт Bracke Forest AB / Электрон, дан. - Режим доступа http://www.brackeforest.com , свободный. - Загл. с экрана. Яз. рус., англ.