Математическое моделирование технологических характеристик полноповоротной лесозаготовительной машины

А.Ф. Уразова; Э.Ф. Герц

doi:10.37482/0536-1036-2026-2-113-123

Авторы

А.Ф. Уразова Уральский государственный лесотехнический университет, ул. Сибирский тракт, д. 37, г. Екатеринбург, Россия, 620100 https://orcid.org/0000-0003-2771-2334
Э.Ф. Герц Уральский государственный лесотехнический университет, ул. Сибирский тракт, д. 37, г. Екатеринбург, Россия, 620100 https://orcid.org/0000-0003-0434-7282

DOI:

https://doi.org/10.37482/0536-1036-2026-2-113-123

Ключевые слова:

лесозаготовительная машина, ширина ленты, расстояние переезда, доступность деревьев, недоступный для лесозаготовительной машины участок

Аннотация

Технологические параметры работы полноповоротной лесозаготовительной машины оказывают существенное влияние на экологическую и эксплуатационную эффективность лесосечных работ. Требование вырубки при сплошных рубках всего ликвидного запаса древостоя предполагает исключение на ленте недоступных для манипулятора участков, возникающих в результате различия расстояний переезда между рабочими стоянками. Ограничение ширины ленты снижает ряд технологических показателей функционирования лесозаготовительной машины: площадь, освоенную с одной стоянки, и, соответственно, общий объем заготовленной древесины. Цель работы – определение рационального сочетания ширины ленты и расстояния переезда в древостоях различной густоты при ее ограничении и допустимых рисках оставления деревьев. Получены аналитические выражения для расчета доступных манипулятору лесозаготовительной машины площадей исходя из расстояния дополнительного переезда и ширины разрабатываемой ленты, вероятности оставления деревьев на недосягаемых участках в зависимости от густоты древостоя и дополнительного расстояния переезда при различных вариантах ограничения ширины ленты. Расcчитаны технологические параметры для лесозаготовительной машины с максимальным вылетом манипулятора 10 м и минимальным – 2 м и древостоев густотой от 300 до 900 дер./га. Приведены площади рабочей зоны при ограничении ширины ленты, площади, вырубаемые с рабочей стоянки, и дополнительные расстояния переезда лесозаготовительной машины при ограничении ширины ленты и заданной вероятности оставления деревьев при различной густоте древостоев. Установлено, что рассмотренные варианты сочетания ширины разрубаемой ленты леса и максимальные расстояния между рабочими стоянками с заданными рисками оставления деревьев в древостоях различной густоты при равных условиях обеспечивают размеры рабочей площади, различающиеся не более чем на 3 %.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Биографии авторов

А.Ф. Уразова, Уральский государственный лесотехнический университет, ул. Сибирский тракт, д. 37, г. Екатеринбург, Россия, 620100

канд. с.-х. наук, доц.; ResearcherID: AAD-2602-2020

Э.Ф. Герц, Уральский государственный лесотехнический университет, ул. Сибирский тракт, д. 37, г. Екатеринбург, Россия, 620100

д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: O-6331-2018

Библиографические ссылки

Азаренок В.А., Герц Э.Ф., Мехренцев А.В., Залесов С.В. Сортиментная заготовка древесины. М.: Инфра-М, 2021. 139 с.

Azarenok V.A., Gerts E.F., Mekhrentsev A.V., Zalesov S.V. Assortment Harvesting of Wood. 2021. 139 p. (In Russ.). https://doi.org/10.12737/1141213

Арико С.Е., Мохов С.П., Голякевич С.А., Пищов С.Н. Анализ тенденций развития конструкций многооперационных лесозаготовительных машин // Тр. БГТУ. № 2. Лесн. и деревообраб. пром-сть. 2012. № 2. С. 18–20.

Ariko S.E., Mokhov S.P., Golyakevich S.A., Pishchov S.N. Analysis of Development Trends in the Designs of Multi-operational Logging Machines. Proceedings of BSTU. Forestry and Woodworking Industry. Minsk, 2012, no. 2, pp. 18–20. (In Russ.).

Безгина Ю.Н., Герц Э.Ф., Залесов С.В., Теринов Н.Н., Уразова А.Ф. Рациональные параметры технических элементов пасеки для манипуляторных лесозаготовительных машин // Хвойные бореал. зоны. 2018. Т. 36, № 4. С. 338–343.

Bezgina Yu.N., Gerts E.F., Zalesov S.V., Terinov N.N., Urazova A.F. Rational Parameters of Technical Elements of an Apiary for Manipulator Logging Machines. Khvoinye borealnye zony = Conifers of the Boreal Zone, 2018, vol. 36, no. 4, pp. 338–343. (In Russ.).

Герц Э.Ф. Теоретическое обоснование технологий рубок с сохранением лесной среды (на примере Уральского региона): дис. … д-ра техн. наук. Екатеринбург, 2004. 304 с.

Gerts E.F. Theoretical Justification of Logging Technologies with Preservation of the Forest Environment (Using the Ural Region as an Example). Doctoral Thesis (Technical Sciences). Ekaterinburg, 2004. 304 p. (In Russ.).

Герц Э.Ф., Азаренок В.А., Лившиц Н.В., Мехренцев А.В. Расчет ширины ленты, разрабатываемой манипуляторной полноповоротной лесозаготовительной машиной // Изв. вузов. Лесн. журн. 2002. № 5. С. 47–51.

Gerts E.F., Azarenok V.A., Livshits N.V., Mekhrentsev A.V. Calculation of the Strip Width Developed by a Manipulator Full-Turn Logging Machine. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2002, no. 5, pp. 47–51. (In Russ.).

Заикин А.Н., Сиваков В.В., Шевелева Е.В. Методы снижения повреждаемости стволов деревьев при выборочных и санитарных рубках леса // Изв. вузов. Лесн. журн. 2019. № 4. С. 200–211.

Zaikin A.N., Sivakov V.V., Sheveleva E.V. Methods for Reducing Damage to Tree Trunks During Selective and Sanitary Logging. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2019, no. 4, pp. 200–211. (In Russ.). https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2019.4.200

Карпачев С.П., Быковский М.А., Лаптев А.В. Методика выбора манипулятора харвестера // Лесн. вестн. / Forestry bulletin. 2021. Т. 25, № 1. С. 123–129.

Karpachev S.P., Bykovsky M.A., Laptev A.V. Methodology for Selecting a Harvester Manipulator. Lesnoy vestnik = Forestry Bulletin, 2021, vol. 25, no. 1, pp. 123–129. (In Russ.). https://doi.org/10.18698/2542-1468-2021-1-123-129

Кононович Д.А., Мохов С.П., Арико С.Е., Голякевич С.А. Особенности конструкционного исполнения технологического оборудования лесных погрузочно-транспортных машин // Тр. БГТУ. № 2. Лесн. и деревообраб. пром-сть. 2015. № 2(175). С. 59–62.

Kononovich D.A., Mokhov S.P., Ariko S.E., Golyakevich S.A. Features of the Design of Technological Equipment of Forest Loading and Transport Machines. Proceedings of BSTU. Forestry and Woodworking Industry. Minsk, 2015, no. 2(175), pp. 59–62. (In Russ.).

Лагерев А.В., Макулина А.В., Лагерев И.А. Влияние конструктивных характеристик манипулятора харвестера на оптимальные размеры рабочей зоны // Науч.-техн. вестн. Брянск. гос. ун-та. 2024. № 2. С. 111–123.

Lagerev A.V., Makulina A.V., Lagerev I.A. Influence of the Design Characteristics of the Harvester Manipulator on the Optimal Dimensions of the Working Area. Nauchno-tekhnicheskii vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta = Scientific and Technical Bulletin, Bryansk, Bryansk State University, 2024, no. 2, pp. 111–123. (In Russ.). https://doi.org/10.22281/2413-9920-2024-10-02-111-123

Лаптев А.В., Матросов А.В. Обоснование конфигурации и геометрических размеров рабочей зоны колесного харвестера // Лесн. вестн. / Forestry Bulletin, 2018. Т. 22, № 5. С. 77–85.

Laptev A.V., Matrosov A.V. Justification of the Configuration and Geometric Dimensions of the Working Area of a Wheeled Harvester. Lesnoy vestnik = Forestry Bulletin, 2018, vol. 22, no. 5, pp. 77–85. (In Russ.). https://doi.org/10.18698/2542-1468-2018-5-77-85

Макаренко А.В. Эффективность применения лесозаготовительных машин с манипулятором на лесосеке // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 120–135.

Makarenko A.V. Efficiency of Using Logging Machines with a Manipulator in a Logging Area. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 4, pp. 120–135. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-120-135

Обыдёнников В.И., Волков С.Н. Организационно-технические элементы лесоводственных систем и их географические особенности // Глобализация и эколого-экономическое развитие регионов. 2015. С. 32–39.

Obydennikov V.I., Volkov S.N. Organizational and Technical Elements of Forestry Systems and Their Geographical Features. Globalizatsiya i ehkologo-ehkonomicheskoe razvitie regionov = Globalization and Ecological and Economic Development of Regions, 2015, pp. 32–39. (In Russ.).

Сиваков В.В., Заикин А.Н. К вопросу о снижении повреждаемости стволов деревьев при рубках леса // Подготовка кадров в условиях перехода на инновационный путь развития лесного хозяйства. 2021. С. 261–264.

Sivakov V.V., Zaikin A.N. On the Issue of Reducing Damage to Tree Trunks During Logging. Podgotovka Kadrov v Usloviyakh Perekhoda na Innovatsionnyi Put Razvitiya lesnogo khozyaistva = Training of Personnel in the Context of the Transition to an Innovative Path of Forestry Development, 2021, pp. 261–264. (In Russ.).

Сюнев В.С. Обоснование выбора систем машин для рубок ухода: дис. ... д-ра техн. наук. Петрозаводск, 2000. 405 с.

Sunev V.S. Justification of the Choice of Machine Systems for Thinning: Doc. Techn. Sci. Diss. Petrozavodsk, 2000. 405 p. (In Russ.).

Швецов А.С., Кривошеев А.А., Должиков И.С., Григорьев И.В., Курочкин П.А., Григорьева О.И. Рациональные приемы выполнения рубок лесных насаждений универсальной лесозаготовительной машиной // Вестн. АГАТУ. 2024. № 1(13). С. 48–65.

Shvetsov A.S., Krivosheev A.A., Dolzhikov I.S., Grigoriev I.V., Kurochkin P.A., Grigorieva O.I. Rational Methods for Felling Forest Stands with a Universal Logging Machine. Vestnik AGATU = AGATU Bulletin, 2024, no. 1(13), pp. 48–65. (In Russ.).

Юшкевич М.В., Шиман Д.В., Климчик Г.Я., Бельчина О.Г., Клыш А.С. Некоторые особенности влияния рубок леса на содержание химических элементов в хвойных фитоценозах и почве в условиях Негорельского учебно-опытного и Минского лесхозов // Тр. БГТУ. Сер. 1: Лесн. хоз-во, природопользование и перераб. возобновляемых ресурсов. 2021. № 1(240). С. 42–51.

Yushkevich M.V., Shiman D.V., Klimchik G.Yа., Belchina O.G., Klysh A.S. Some Features of the Influence of Logging on the Content of Chemical Elements in Coniferous Phytocenoses and Soil in the Conditions of the Negorelsky Educational-Experimental and Minsk Forestry Enterprises. Trudy BGTU. Lesnoe khoz-vo, prirodopol'zovanie i pererab. vozobnovlyaemykh resursov = Proceedings of BSTU. Forestry, Nature Management, Processing of Renewable Resources, 2021, no. 1(240), pp. 42–51. (In Russ.).

Dorokhov A., Kirsanov V., Pavkin D., Shilin D., Shestov D., Ruzin S. Calculation of the Manipulator’s Kinematic Model and Mounting Points of the Drive Equipment. Advances in Intelligent Systems and Computing, 2020, vol. 1072, pp. 339–348. https://doi.org/10.1007/978-3-030-33585-4_34

Grigorev I., Kunickaya O., Burgonutdinov A., Tikhonov E., Makuev V., Egipko S.,

Hertz E., Zorin M. Modeling the effect of wheeled tractors and skidded timber bunches on forest soil compaction. Journal of Applied Engineering Science, 2021, vol. 19, no. 2, pp. 439–447. https://doi.org/10.5937/jaes0-28528

Hertz E., Guriev A., Druzyanova V., Revyako S., Markov O., Perfiliev P., Grigorev I. Impact Assessment of Different Propulsion Systems in Forestry Machinery on Soil Properties. Mathematical Modelling of Engineering Problems, 2024, vol. 11, no. 1, pp. 133–140. https://doi.org/10.18280/mmep.110114

Nesmiyanov I.A., Nikolaev M.E., Sharipov R.V. Justification of Parameters of the Executive Drive of a Robotic Manipulator of a Loading and Transport Unit. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science "International Conference on Engineering Studies and Cooperation in Global Agricultural Production", 2021, p. 012032. https://doi.org/10.1088/1755-1315/659/1/012032

Svoikin F.V., Svoikin V.F., Rossikhin K.V., Borozna A.A., Taraban M.V., Maksimov P.P., Kovtun M.A. Modernization of Skidding and Primary Removal of Wood in the Vologda Region Through the Use of Relevant Domestic Solutions. E3S Web of Conferences, 2024, vol. 515, p. 03022. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202451503022