Моделирование процесса сцепления движителя с почвогрунтом с учетом шага грунтозацепов
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-6-147-159Ключевые слова:
лесные машины, опорная проходимость, сдвиговые деформации, затухание деформаций, грунтозацепы, коэффициент сцепления движителя, буксованиеАннотация
Для эксплуатационных и защитных лесных массивов Российской Федерации характерно очень большое разнообразие природно-производственных условий, включая рельефные и почвенно-грунтовые. Эффективность работы лесных машин в различных природно-производственных условиях во многом зависит от их проходимости, которая является одним из важнейших эксплуатационных показателей. Прогнозированию опорной проходимости лесных машин под воздействием условий эксплуатации посвящено значительное количество теоретических и экспериментальных исследований, выполненных отечественными и зарубежными учеными. Анализ работ предшественников позволяет утверждать, что известные прогнозные модели либо не учитывают такой важный показатель движителей лесных машин, как шаг грунтозацепов, либо не раскрывают его влияние на сцепление движителя с почвогрунтом. Настоящая работа посвящена теоретическому решению данного вопроса. Предложены уточ нения к оценке коэффициента сцепления движителя лесной машины с почвогрунтом. Описан механизм затухания касательных напряжений, вызванных воздействием движителя лесной машины, причем затухание описывается нелинейными зависимостями. Рассмотрена оценка коэффициента сцепления, получаемая с учетом и без учета затухания сдвиговых деформаций вдоль пятна контакта. Расчеты показали, что оба этих варианта числовой оценки коэффициента сцепления согласуются и их относительные различия невелики. Важным нюансом является то, что по мере увеличения шага грунтозацепа оценки сцепления без учета затухания монотонно возрастают. Таким образом, для шага грунтозацепа последовала бы противоречивая рекомендация о его максимально возможном увеличении. Результаты, полученные с использованием предлагаемых формул, учитывающих затухание сдвиговых деформаций в почвогрунте, позволяют выделить диапазоны изменения шага, в которых отмечаются максимальные расчетные значения сцепления. Например, при коэффициенте буксования 0,05 максимум наблюдается при шаге в пределах 0,15–0,25 м. Таким образом, введение в математическую модель выражения, учитывающего затухание, дает возможность выявить качественно иной характер функции сцепления от шага и отметить оптимальную область его значений.
Скачивания
Библиографические ссылки
Агейкин Я.С. Проходимость автомобилей. М.: Машиностроение, 1981. 231 с. Agejkin Ya.S. Vehicle Cross-Country Ability. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1981. 231 p. (In Russ.).
Базаров С.М., Григорьев И.В., Киселев Д.С., Никифорова А.И., Иванов А.В. Влияние деформации движителей колесно-гусеничных машин на их проходимость по лесосеке // Системы. Методы. Технологии. 2012. № 4(16). С. 36–40. Bazarov S.M., Grigor’yev I.V., Kiselyov D.S., Nikiforova A.I., Ivanov A.V. Effect of Deformation of Wheel Caterpillar Vehicles Propelling Devices on Their Passability through Logging Area. Sistemy. Metody. Tekhnologii = Systems. Methods. Technologies, 2012, no. 4(16), pp. 36–40. (In Russ.).
Герц Э.Ф., Куницкая О.А., Макуев В.А., Дмитриев А.С., Тихонов Е.А., Григорьева О.И. Средощадящие технологии разработки лесосек в условиях Свердловской области // Деревообраб. пром-сть. 2023. № 1. С. 52–63. Hertz E.F., Kunitskaya O.A., Makuev V.A., Dmitriev A.S., Tikhonov E.A., Grigoreva O.I. Environmental Technologies for the Development of Cutting Areas in the Sverdlovsk Region. Derevoobrabativaushaya Promishlennost’ = Woodworking Industry, 2023, no. 1, pp. 52–63. (In Russ.).
Григорьев И.В. Снижение отрицательного воздействия на почву колесных трелевочных тракторов обоснованием режимов их движения и технологического оборудования. СПб.: СПбГЛТА, 2006. 235 с. Grigor’yev I.V. Reducing the Negative Impact of Wheeled Skidding Tractors on the Soil by Substantiating Their Movement Modes and Technological Equipment. St. Petersburg, St. Petersburg Forestry Engineering Academy, 2006. 235 p. (In Russ.).
Григорьев И.В., Жукова А.И., Григорьева О.И., Иванов А.В. Средощадящие технологии разработки лесосек в условиях Северо-Западного региона Российской Федерации. СПб.: ЛТА, 2008. 174 с. Grigor’yev I.V., Zhukova A.I., Grigor’yeva O.I., Ivanov A.V. Environmentally Friendly Technologies for Logging Development in the Conditions of the North-Western Region of the Russian Federation. St. Petersburg, St. Petersburg Forestry Engineering Academy, 2008. 174 p. (In Russ.).
Луценко Е.В., Рябухин П.Б. К определению применимости систем лесосечных машин // Актуал. проблемы лесн. комплекса. 2006. № 16. С. 23–26. Lutsenko E.V., Ryabukhin P.B. To Determining the Applicability of Logging Machine Systems. Aktual’nye problemy lesnogo kompleksa, 2006, no. 16, pp. 23–26. (In Russ.).
Луценко Е.В., Рябухин П.Б. Динамика эффективности систем лесосечных машин в условиях Дальнего Востока // Актуал. проблемы лесн. комплекса. 2006. № 16. С. 26–28. Lutsenko E.V., Ryabukhin P.B. Dynamics of Efficiency of Logging Machine Systems in the Conditions of the Far East. Aktual’nye problemy lesnogo kompleksa, 2006, no. 16, pp. 26–28. (In Russ.).
Луценко Е.В., Рябухин П.Б. К определению путей перемещения трелевочных тракторов, работающих в комплексе с валочно-пакетирующей машиной // Актуал. проблемы лесн. комплекса. 2006. № 16. С. 28–31. Lutsenko E.V., Ryabukhin P.B. To Determining the Ways of Movement of Skidding Tractors Operating in Combination with a Feller-Buncher Machine. Aktual’nye problemy lesnogo kompleksa, 2006, no. 16, pp. 28–31. (In Russ.).
Луценко Е.В., Рябухин П.Б., Абраменко А.С. К решению вопроса повышения эффективности работы современных лесосечных машин // Вестн. ТОГУ. 2008. № 1(8). С. 183–188. Lutsenko E.V., Ryabukhin P.B., Abramenko A.S. Towards Solving the Issue of Improving the Efficiency of Modern Logging Machines. Vestnik Tikhookeanskogo gosudarstvennogo universiteta = Bulletin of the Pacific National University, 2008, no. 1(8), pp. 183–188. (In Russ.).
Майорова Л.П., Рябухин П.Б. Оценка ущерба от загрязнения атмосферного воздуха при лесозаготовках // Лесн. хоз-во. 2007. № 3. С. 33–34. Majorova L.P., Ryabukhin P.B. Assessment of Damage from Atmospheric Air Pollution during Logging. Lesnoe khozyajstvo, 2007, no. 3, pp. 33–34. (In Russ.).
Майорова Л.П., Рябухин П.Б., Мелешко М.А. Оценка загрязнения атмосферного воздуха в процессе лесозаготовок // Вестн. КрасГАУ. 2007. № 4. С. 86–91. Majorova L.P., Ryabukhin P.B., Meleshko M.A. Assessment of Atmospheric Air Pollution during Logging. Vestnik KrasGAU = The Bulletin of KrasGAU, 2007, no. 4, pp. 86–91. (In Russ.).
Рябухин П.Б. Обоснование выбора основных показателей качества функционирования систем лесозаготовительных машин в условиях Дальнего Востока // Вестн. МГУЛ – Лесн. вестн. 2007. № 1. С. 129–131. Ryabukhin P.B. Substantiation of the Choice of the Main Performance Indicators of Forestry Machine Systems in the Conditions of the Far East. Lesnoy vestnik = Forestry Bulletin, 2007, no. 1, pp. 129–131. (In Russ.).
Рябухин П.Б., Казаков Н.В. Комплексная модель для решения задачи структурно-параметрического синтеза систем лесозаготовительных машин // Системы. Методы. Технологии. 2009. № 2(2). С. 42–44. Ryabukhin P.B., Kazakov N.V. Complex Model for Solving the Task of StructuralParametric Synthesis of Logging Machinery. Sistemy. Metody. Tekhnologii = Systems. Methods. Technologies, 2009, no. 2(2), pp. 42–44. (In Russ.).
Рябухин П.Б., Казаков Н.В., Бурлов А.Н. Метод лесопромышленной типизации лесосек по природно-производственным условиям на примере ельников Дальневосточного федерального округа // Системы. Методы. Технологии. 2010. № 2(6). С. 52–57. Ryabukhin P.B., Kazakov N.V., Burlov A.N. Method of Timber Industry Typification of Cutting Areas According to Natural and Industrial Conditions (Spruce Forest of Far East Federal District as an Example. Sistemy. Metody. Tekhnologii = Systems. Methods. Technologies, 2010, no. 2(6), pp. 52–57. (In Russ.).
Рябухин П.Б., Ковалев А.П. Лесохозяйственная оценка лесосечных машин по критерию сохранности подроста // Вестн. КрасГАУ. 2008. № 1. С. 216–222. Ryabukhin P.B., Kovalev A.P. Forestry Assessment of Logging Machines According to the Criterion of Undergrowth Preservation. Vestnik KrasGAU = The Bulletin of KrasGAU, 2008, no. 1, pp. 216–222. (In Russ.).
Шапиро В.Я. Инвариантность принципов механики контактного разрушения при математическом моделировании процессов лесопромышленного комплекса // Наукосфера. 2022. № 2-1. С. 121–124. Shapiro V.Ya. Invariance of Principles of Contact Fault Mechanics during Mathematical Modeling of Forestry Complex Processes. Naukosfera, 2022, no. 2-1, pp. 121–124. (In Russ.).
Шапиро В.Я. Влияние анизотропии свойств оттаивающего почвогрунта на устойчивость трелевочного волока на склоне // Актуал. проблемы лесн. комплекса. 2023. № 63. С. 339–342. Shapiro V.Ya. The Influence of Anisotropy of Thawing Soil Properties on the Stability of a Skidding Track on the Slope. Aktual’nye problemy lesnogo kompleksa, 2023, no. 63, pp. 339–342. (In Russ.).
Шапиро В.Я. Влияние анизотропии свойств массива грунта на особенности разрушения его краевой части от нагрузки трелевочной системы // Актуал. проблемы лесн. комплекса. 2023. № 64. С. 285–290. Shapiro V.Ya. The Influence of Anisotropy of Soil Mass Properties on the Features of Destruction of its Marginal Part from the Load of the Skidding System. Aktual’nye problemy lesnogo kompleksa, 2023, no. 64, pp. 285–290. (In Russ.).
Cuong D.M., Zhu S., Ngoc N.T. Study on the Variation Characteristics of Vertical Equivalent Damping Ratio of Tire–Soil System Using Semi-Empirical Model. Journal of Terramechanics, 2014, vol. 51, pp. 67–80. https://doi.org/10.1016/j.jterra.2013.10.002
Ding L., Yang H., Gao H., Li N., Deng Z., Guo J., Li N. TerramechanicsBased Modeling of Sinkage and Moment for in-situ Steering Wheels of Mobile Robots on Deformable Terrain. Mechanism and Machine Theory, 2017, vol. 116, pp. 14–33. https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2017.05.011
Grigorev I., Kunickaya O., Burgonutdinov A., Burmistrova O., Druzyanova V., Dolmatov N., Voronova A., Kotov A. Assessment the Effect of Skidding Techniques on the Ecological Efficiency of the Skidding Tractor. Diagnostyka, 2020, vol. 21, no. 3, pp. 67–75. https://doi.org/10.29354/diag/125311
Grigorev I., Kunickaya O., Burgonutdinov A., Ivanov V., Shuvalova S., Shvetsova V., Stepanishcheva M., Tikhonov E. Theoretical Studies of Dynamic Soil Compaction by Wheeled Forestry Machines. Diagnostyka, 2020, vol. 2, no. 4, pp. 3–13. https://doi.org/10.29354/diag/127650
Khakhina A., Grigorev I., Dolmatov N., Makuev V., Kruchinin I., Storodubtseva T., Burgonutdinov A., Markov O. Predicting the Passability of Wheeled Tractors. Mathematical Modelling of Engineering Problems, 2022, vol. 9, no. 5, pp. 1233–1242. https://doi.org/10.18280/mmep.090510
Rego G.E., Grigoreva O.I., Voronov R.V. Algorithms for Calculating Schemes of Transport Routes in a Felling Area. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2021, vol. 806, art. no. 012025. https://doi.org/10.1088/1755-1315/806/1/012025
Rudov S.E., Voronova A.M., Chemshikova J.M., Teterevleva E.V., Kruchinin I.N., Dondokov Yu.Zh., Khaldeeva M.N., Burtseva I.A., Danilov V.V., Grigorev I.V. Theoretical Approaches to Logging Trail Network Planning: Increasing Efficiency of Forest Machines and Reducing Their Negative Impact on Soil and Terrain. Asian Journal of Water, Environment and Pollution, 2019, vol. 16, iss. 4, pp. 61–75. https://doi.org/10.3233/AJW190049
Rudov S., Kunickaya O., Grigorev I., Burgonutdinov A., Kruchinin I., Prosuzhih A., Dolmatov N., Dmitrieva N. The Mathematical Model of Forestry Machines Impact on Cryolitozone Forest Soils. Asian Journal of Water, Environment and Pollution, 2020, vol. 17, iss. 4, pp. 89–95. https://doi.org/10.3233/AJW200055
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
