МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ШНЕКОВЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ЛЕСОПОЖАРНЫХ ГРУНТОМЕТАТЕЛЬНЫХ МАШИН С НАПОЧВЕННЫМ ПОКРОВОМ

П.И. Попиков, А.К. Поздняков

Скачать

№ 1 (41)

Технологии. Машины и оборудование

Сведения об авторах

Попиков Петр Иванович – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», г. Воронеж, Российская Федерация

e-mail: popikovpetr@yandex.ru

Поздняков Антон Константинович – аспирант второго курса кафедры механизиции лесного хозяйства и проектирования машин

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», г. Воронеж, Российская Федерация

e-mail: pozdnyakov101@gmail.com

 

Аннотация: 

В работе представлен обзор исследований рабочих процессов шнековых рабочих органов технологических машин. Отмечено, что в настоящее время не полностью решены такие важные вопросы в теории по шнековым рабочим органам, как необходимое число витков шнека, требуемое положение спирали шнека по отношению к центру и т.п., так как решение данных вопросов может обеспечить повышенную производительность орудия. Предлагается конструктивно-технологическая схема лесопожарной машины с многофункциональными модулями, которая состоит из шнековых рабочих органов, которые возможно сменять модульно с винтовой металлической нарезкой на щеточную в зависимости от участка и вида почвы, ротора метателя, с возможностью замены на роторы-метатели с различной формой и расположением лопаток, осуществления привода фрез-метателей и шнековых рабочих органов как от вала отбора мощности трактора, так и от гидромоторов, регулируемого кожуха-направителя с возможностью изменять направленный поток грунта. Составлена математическая модель шнекового рабочего органа с гидроприводом для удаления напочвенного покрова с лесной подстилкой при тушении лесных пожаров грунтометом, чтобы горючие материалы не попадали вместе с потоком грунта от ротора-метателя в зону огня. Рабочий процесс гидропривода шнековых рабочих органов лесопожарной грунтометательной машины описан системой дифференциальных уравнений, включающей уравнения поступательного и вращательного движений шнекового рабочего органа и уравнение расходов рабочей жидкости. Поставлена задача оптимизации кинематических и динамических параметров шнековых рабочих органов лесопожарной грунтометательной машины.

 

Ключевые слова: 

напочвенный покров, шнеки, лесной пожар, грунтометательная машина, рабочий процесс

 

Литература: 
  1. Лобанов, Г. Л. Математическая модель траектории движения ножей шнекового режущего аппарата в зоне резания стеблей растений / Г. Л. Лобанов, Т. А. Погоров // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. – 2017. – № 1 (25). – С. 207–216.
  2. Закиров, М. Ф. Исследование влияния шага шнека на мощность привода питателя малогабаритного шнекороторного снегоочистителя / М. Ф. Закиров // Интеллектуальные системы в производстве. – 2015. – № 2. – С. 56–57.
  3. Липин, А. А. Статический прочностной расчет системы «шнек-грунт» / А. А. Липин, А. Д. Стрижак // Наука сегодня: глобальные вызовы и механизмы развития. – 2017. – С. 17–19.
  4. Bartenev, I. M. Research and development of the method of soil formation and delivery in the form of a concentrated flow to the edge of moving ground forest fire / I. M. Bartenev, P. I. Popikov, S. V. Malyukov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2019. – No. 226 (1). – 012052. – DOI: 10.1088/1755-1315/226/1/012052.      
  5. Согин, А. В. Средства гидромеханизации для очистки водных объектов от донных отложений : специальность 05.20.01 «Технология и средства механизации сельского хозяйства» : дис. … д-ра техн. наук : защищена 07.06.2011 / Согин Александр Васильевич. – Москва, 2011. – 360 с.
  6. Бартенев, И. М. Анализ рабочих органов технических средств для тушения лесных пожаров / И. М. Бартенев, А. К. Поздняков // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. – Воронеж, 2020. – № 1 (48). – С. 119–122. – DOI: 10.34220/2308-8877-2020-8-1-119-122.   
  7. Whitehouse, N. J. Forest fires and insects: palaeoentomological research from a subfossil burnt forest / N. J. Whitehouse // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. – 2000. – Vol. 164. – № 1-4. – P. 231–246.
  8. Calculation of forest biomass indices as a tool to fight forest fires / L. Nunez-Regueira, J. A. Rodrguez-Anon, J. Proupn-Castineiras, O. Nunez-Fernandez // Thermochimica Acta. – 2001. – Vol. 378. – № 1-2. – P. 9–25. – DOI: 10.15372/SJFS20150609.
  9. Комбинированный лесопожарный грунтомет и рекомендации по его применению / И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк, П. Э. Гончаров [и др.] // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2012. – № 84. – С. 174–184.
  10. Патент № 2684940 Российская Федерация, МПК Е02 F 3/18. Пожарный грунтомет-полосопрокладыватель : № 2016104672; заявл. 09.07.2018; опубл. 16.04.2019 / И. М. Бартенев, П. И. Попиков, С. В. Малюков, С. В. Зимарин, Н. А. Шерстюков ; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «ВГЛТУ».
  11. Математическая модель процесса подачи и выброса грунта рабочими органами комбинированной машины для тушения лесных пожаров / М. В. Драпалюк, И. М. Бартенев, М. А. Гнусов [и др.] // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2012. – № 84. – С 232–246.
  12. Повышение эффективности предупреждения и тушения лесных пожаров с помощью лесопожарной машины / М. А. Гнусов, П. И. Попиков, С. В. Малюков, Н. А. Шерстюков, А. К. Поздняков // IOP Conference Series: Материаловедение и инженерия. – 2020. – Т. 919. – № 3. – С. 032025.
  13. Kruggel-Emden, H. A study on tangential force laws applicable to the discrete element method (DEM) for materials with viscoelastic or plastic behavior / H. Kruggel-Emden, S. Wirtz, V. Scherer // Chemical Engineering Science. – 2008. – No. 63 (6). – P. 1523–1541.
  14. Numerical simulation of industrial die filling using the discrete element method / Y. Tsunazawa, Y. Shigeto, C. Tokoro, M. Sakai // Chemical engineering science. – 2015. – No. 138. – P. 791–809. DOI: 10.14419/ijet.v7i2.23.11876.
  15. Guo, Y. Discrete element method simulations for complex granular flows / Y. Guo, J. S. Curtis // Annual Review of Fluid Mechanics. – 2015. – No. 47. – P. 21–46.