В.И. Прядкин, И.М. Бартенев, В.В. Посметьев
Скачать
№ 4 (36)
Технологии. Машины и оборудование
В статье приведен анализ способов корчевания деревьев. За рубежом наибольшее распространение получил способ, при котором происходит одновременное удаление надземной и подземной частей деревьев в процессе одной технологической операции путем приложения нагрузки к стволу на некотором расстоянии от поверхности земли. Основными техническими средствами реализации технологии прямого корчевания являются самоходные высокопроизводительные корчеватели различной мощности, а процесс корчевания деревьев осуществляется, в основном, при вертикально приложенном усилии, когда создается опрокидывающий момент. Цель исследования – разработка математической модели процесса корчевания деревьев при вертикально приложенном усилии на основе метода динамики частиц. Разработанная математическая модель позволяет моделировать почву и корневую систему деревьев, находящуюся в ней, а также процесс выемки корневой системы дерева, определить вертикальное усилие, приложенное к стволу дерева, при котором происходит обрыв питающих корней и выход основных корней из почвы. В ходе проведения численного эксперимента установлено, что при корчевании деревьев диаметром 300 мм максимальное вертикальное усилие достигает 74 кН. Благодаря высокой физической адекватности и пространственным разрешением модель позволяет исследовать влияние параметров корчевателя и корневой системы на эффективность процесса корчевания.
самоходный корчеватель пней, машинные технологии корчевания, способ корчевания, метод динамики частиц
Прядкин, В. И. Моделирование процесса корчевания деревьев самоходной машиной на основе метода динамики частиц / В. И. Прядкин, И. М. Бартенев, В. В. Посметьев // Лесотехнический журнал. – 2019. – Т. 9. – № 4 (36). – С. 151–161. – Библиогр.: с. 158–160 (25 назв). – DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2019.4/17.
1. Винокуров, В. Н. Машины и механизмы лесного хозяйства и садово-паркового строительства / В. Н Винокуров, Г. В. Силаев, А. А. Золотаревский. – Москва, 2004.
2. Laitila, J. Comparison of two harvesting methods for complete tree removal on tree stands on drained peatlands / J. Laitila, K. Väätäinen, A. Asikainen // Suoseura. – 2013. – No. 64(2-3). – P. 77–95.
3. Конструкции и параметры машин для расчистки лесных площадей: монография / И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк, П. И. Попиков, Л. Д. Бухтояров. – Москва : Флинта : Наука, 2007. – 208 с.
4. Criteria and guidance considerations for sustainable tree stump harvesting in British Columbia / S. M. Berch, M. Curran, C. Dymond [et al.] // Scandinavian Journal of Forest Research. – 2012. – No. 27(8). – P. 709–723.
5. Stump removal to control root disease in Canada and Scandinavia: A synthesis of results from longterm trials / M. R. Cleary, N. Arhipova, D. J. Morrison [et al.] // Forest Ecology and Management. – 2013. – No. 290. – P. 5–14.
6. Czereyski, K. Rationalization of stump extraction (FO-FAO/ECE/LOG, 158) / K. Czereyski, I. Galinska, H. Robel. Geneva: Joint FAO/ECE/ILO Committee on Forest Working Techniques and Training of Forest Workers, 1965.
7. Гуцелюк, H. A. Технология машин в лесном и садово-парковом хозяйствах / H. A. Гуцелюк, C. B. Спиридонов. – Санкт-Петербург : ПрофиКС, 2008. – 696 с.
8. Машины и механизмы лесного и лесопаркового хозяйства / А. Ф. Алябьев, В. Н. Винокуров, В. И. Казаков, A. A. Котов, В. Г. Шаталов ; под ред. В. Н. Винокурова. – Москва : ГОУ ВПО МГУЛ, 2009. – 468 с.
9. Бычков, В. В. Ресурсосберегающие технологии и технические средства для механизации садоводства / В. В. Бычков, Г. И. Кадыкало, И. А. Успенский // Садоводство и виноградарство. – 2009. – № 6. – С. 38–42.
10. Ресурсосберегающие технологии восстановления придорожных лесополос / А. В. Артёмов, А. В. Федянин, С. А. Ермоленко, В. И. Прядкин // Матер. III Междунар. науч.-практ. конференции, в рамках
3-го Международного Научного форума Донецкой Народной Республики ; Донецкая академия транспорта; ГУ "Институт Экономических Исследований", 2017. – С. 159–61.
11. Тенденции развития перспективных технических средств для корчевания деревьев / А. В. Артёмов, А. В. Федянин, С. А. Ермоленко, В. И. Прядкин // Альтернативные источники энергии на автомобильном транспорте: проблемы и перспективы рационального использования. – Т. 4. – № 1 (7). – Воронеж, 2017. – С. 343–348.
12. Египко, C. B. Совершенствование технологии корчевания одиночных пней рычажным корчевателем / С. В. Египко // Лесное хозяйство. – 2006. – № 5. – С. 46–47.
13. Czupy, I. Vertical force requirement for stump lifting / I. Czupy, E. Horvath-Szovati // Journal of Forest Science. – 2013. No. 59(7). – P. 267–271.
14. Golob, T. B. Analysis of forces required to pull out stumps of varying age and different species (Information Report FMR-X-92) / T. B. Golob, T. B. Tsay, D. A. MacLeod. – Ottawa, Ontario, Canada: Forest Management Institute, Canadian Forestry Service, 1976.
15. Forces required to vertically uproot tree stumps / O. Lindroos, M. Henningsson, D. Athanassiadis, T. Nordfjell // Silva Fennica. – 2010. – No. 44(4). – P. 681–694.
16. Завражнов, А. А. Теоретическое определение усилия разрушения корней в почве рабочим органом корчевателя / A. A. Завражнов, В. Ю. Ланцев, Д. А. Егоров // Достижения науки и техники АПК. – 2013. – № 4. – С. 49–51.
17. Дручинин, Д. Ю. Математическая модель взаимодействия рабочего органа выкопочной машины с почвой и корнями растений / Д. Ю. Дручинин, О. Р. Дорняк, М. В. Драпалюк // Научный журнал КубГАУ. – 2011. – № 68(04).
18. Разработка коцептуальной модели корчевателя пней плодовых деревьев / А. И. Завражнов, A. A. Завражнов, В. Ю. Ланцев, Д. А. Егоров // Технологии и средства механизации в АПК. Вестник МичГАУ. – 2012. – № 1, Ч. 1. – С. 154–162.
19. Jakob, C. Particle Methods. An Overview / C. Jakob, H. Konietzky. – Freiberg, 2012. – 24 p.
20. Хокни, Р. Численное моделирование методом частиц / Р. Хокни, Дж. Иствуд. – Москва : Мир, 1987. – 638 с.
21. Hoover, W. G. Atomistic Nonequilibrium Computer Simulations / W. G. Hoover // Physica A. – 1983. – Vol. 118. – P. 111–122.
22. Кривцов, А. М. Деформирование и разрушение тел с микроструктурой / А. М. Кривцов. – Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2007. – 304 с.
23. Белоцерковский, О. М. Метод крупных частиц в газовой динамике / О.М. Белоцерковский, Ю. М. Давыдов. – Москва : Наука, 1982. – 392 с.
24. Григорьев, Ю. Н. Численное моделирование методами частиц-в-ячейках / Ю. Н. Григорьев, В. А. Вшивков, М. П. Федорук. – Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2004. – 360 с.
25. Зализняк, В. Е. Основы вычислительной физики. Ч. 2. Введение в методы частиц / В. Е. Зализняк. – Москва – Ижевск : НИЦ “Регулярная и хаотическая динамика” ; Институт компьютерных исследований, 2006. – 156 с.