ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ШНЕКОВОГО БАРАБАНА ЛЕСОПОЖАРНОГО ГРУН-ТОМЕТА-ПОЛОСОПРОКЛАДЫВАТЕЛЯ НА КАЧЕСТВО ОЧИСТКИ ПОТОКА ГРУНТА ОТ НАПОЧВЕННОГО ПОКРОВА

П.И. Попиков, А.К. Поздняков, М.А. Гнусов, А.Ф. Петков

Скачать

№ 2 (46)

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», ул. Тимирязева, д. 8, г. Воронеж, Российская Федерация, 394087

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6348-8934, e-mail: popikovpetr@yandex.ru

Поздняков Антон Константинович – аспирант кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», ул. Тимирязева, д. 8, г. Воронеж, Российская Федерация, 394087

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4590-695X, e-mail: mcak74@gmail.com

Гнусов Максим Александрович – кандидат технических наук кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин, заведующий лабораторией

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», ул. Тимирязева, д. 8, г. Воронеж, Российская Федерация, 394087

ORCID: https:/ 0000-0003-1653-4595, e-mail: ko407@yandex.ru

Петков Александр Федорович – аспирант кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», ул. Тимирязева, д. 8, г. Воронеж, Российская Федерация, 394087

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6348-8934, e-mail: alexanderpetkoff@mail.ru

 

Аннотация: 

В настоящее время самым распространенным способом предупреждения и тушения лесных низовых пожаров является прокладка минерализованных полос и канав с применением лесных плугов, фрезерных полосопрокладывателей и грунтометательных машин. Однако грунтометы-полосопрокладыватели не снабжены устройствами для удаления напочвенного покрова с горючими растительными остатками из потока грунта, подаваемого в зону огня при тушении лесных низовых пожаров, что значительно снижает эффективность машины. Перспективными являются шнековые рабочие органы с гидроприводом, которые позволяют удалять напочвенный покров, однако необходимы дополнительные исследования кинематических и динамических параметров. Цель настоящей работы – повышение качества очистки потока грунта от напочвенного покрова, подаваемого на кромку огня лесопожарным полосопрокладывателем, за счет обоснования параметров шнековых рабочих органов. Анализ литературных источников показал, что при разработке лесопожарной грунтометательной машины целесообразно использовать современные математические модели взаимодействия объекта и среды, основанные на методе динамики частиц. Представлена новая конструкция лесопожарного грунтомета-полосопрокладывателя со шнековыми рабочими органами, которые предназначены для удаления напочвенного покрова. Составлена имитационная модель рабочего процесса шнековых рабочих органов с применением метода динамики частиц. Проведен базовый компьютерный эксперимент по очистке потока грунта от лесной подстилки. Установлено, что при разгоне рабочего органа давление в гидромоторе снижается приблизительно по экспоненциальному закону, а частота вращения рабочего органа увеличивается также приблизительно по экспоненциальному закону до 4 с-1. Взаимодействие рабочего органа с пнем приводило к появлению отрицательного тормозящего момента до 4,5 КНм. В результате этого частота вращения барабана уменьшалась от 4 об/с практически до нуля. При уменьшении частоты вращения повышалось давление в гидромоторе привода рабочего органа до 12,5 МПа. Шнековый рабочий орган обеспечивает приблизительно одинаковую эффективность очистки потока грунта при толщине напочвенного покрова до 20 см, при этом полнота очистки составляет не менее 0,86, а потребляемая мощность не более 8 кВт.

 

Ключевые слова: 

моделирование, напочвенный покров, шнековый рабочий орган, грунтометательная машина

 

Для цитирования: 

Исследование влияния параметров шнекового барабана лесопожарного грунтомета-полосопрокладывателя на качество очистки грунта от напочвенного покрова / П. И. Попиков, А. К. Поздняков, М. А. Гнусов, А. Ф. Петков // Лесотехнический журнал. – 2022. – Т. 12. – № 2 (46). – С. 126–134. – Библиогр.: с. 131–133 (13 назв.). DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2022.2/11

 

Литература: 

1. Bartenev I. M., Popikov P. I., Malyukov S. V. 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. IOP Conference Series: Earth and Environmental. – 2019. – no. 226 (1).  – 012052. – DOI: 10.1088/1755-1315/226/1/012052.

2. Попиков П. И. и др. Теоретическое исследование кинематических и динамических характеристик шнекового рабочего органа лесопожарной грунтометательной машины // Лесотехнический журнал. – 2021. – Т. 11. – №. 3 (43). – С. 140–151.

3. Бартенев И. М., Поздняков А. К. Анализ рабочих органов технических средств для тушения лесных пожаров. 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.

4. Zaitsev A. S. et al. Why are forest fires generally neglected in soil fauna research? A mini-review. Applied soil ecology. – 2016. – Т. 98. – P. 261-271.

5. Lourinho G., Brito P. Assessment of biomass energy potential in a region of Portugal (Alto Alentejo). Energy. – 2015. – Т. 81. – P. 189-201.

6. Бартенев И. М. и др. Комбинированный лесопожарный грунтомет и рекомендации по его применению. Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2012. – №. 84. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kombinirovannyy-lesopozharnyy-gruntome... (дата обращения: 10.03.2022).

7. Патент № 2762160 Российская Федерация, МПК Е02 F 3/18 (2006.01). Лесопожарный грунтомет-полосопрокладыватель : № 2021117040; заявл. 10.06.2021; опубл. 16.12.2021 / П.И. Попиков, И.М. Бартенев, А.К. Поздняков, М.Н. Лысыч, В.П. Попиков, А.Ф. Петков; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова». URL: https://patents.google.com/patent/RU2541987C1/ru (дата обращения: 10.03.2022).

8. Kitun A. V. et al. Determination of power to the drive of screw mixing working bodies. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Agrarian Series. – 2016. – №. 1. – С. 104-108.

9. Гнусов М. А., Попиков П. И., Малюков С. В., Шерстюков Н. А., Поздняков А. К. (2020) Повышение эффективности предупреждения и тушения лесных пожаров с помощью лесопожарной машины. IOP: Материаловедение и инженерия (Том 919, № 3, стр. 032025). Издательство ВГД. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-rezhimov-raboty-lesopozharnoy... (дата обращения: 22.02.2022).

10. Thornton C., Cummins S. J., Cleary P. W. On elastic-plastic normal contact force models, with and without adhesion. Powder Technology. 2017. Vol. 315. P. 339-346.

11. Tsunazawa Y., Shigeto Y., Tokoro C., Sakai M. (2015). Numerical simulation of industrial die filling using the discrete element method. Chemical engineering science, 138, 791-809. DOI: 10.14419/ijet.v7i2.23.11876.

12. Guo Y., Curtis J. S. (2015). Discrete element method simulations for complex granular flows. Annual Review of Fluid Mechanics, 47, 21-46. URL: https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-fluid-010814-014644 (дата обращения: 21.01.2022).

13. Орловский С. Н. Методика расчета рабочего органа грунтомета для тушения кромки лесного низового пожара. Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. – 2014. – №. 4 (340). – С. 52-60.