ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………... 8
1 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ МЕХАНИЗИРОВАННОГО
УДАЛЕНИЯ ПНЕЙ И ДЕРЕВЬЕВ…………………………………………….. 16
1.1 Методы расчистки вырубок от пней и отдельных деревьев………… 16
1.2 Технические средства машинного способа корчёвки……………….. 17
1.3 Анализ технических характеристик, рассмотренных типов
машин………………………………………………………........................ 31
1.4 Обзор лесных машин, использующих вибрацию при корчёвке …… 31
1.5 Анализ технических характеристик рассмотренных машин с
вибрационным действием………………………………………………… 41
1.6 Выводы по главе. Цель и задачи исследования………………………. 42
2 МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСЧЁТНЫХ НАГРУЗОК И ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ................................................. 44
2.1 Выбор модельного дерева…………..………………………………… 44
2.2 Определение геометрических параметров ствола модельного
дерева…………………………………………………………………......... 46
2.3 Определение плотности ствола модельного дерева…………………. 50
2.4 Расчёт приведённой массы модельного дерева……………………… 57
2.5 Определение продольной жёсткости ствола………………………… 59
2.6 Определение жёсткости ствола при кручении………………………. 61
2.7 Определение геометрических характеристик и массы почвеннокорневой системы (ПКС) модельного дерева……………………………. 64
2.7.1 Особенности строения корневой системы сосны, ели и
берёзы……………………………………………………………………… 64
2.7.2 Определение объёма и массы корневой системы сосны, ели и
берёзы……………………………………………………………………… 69
2.7.3 Определение размеров корневой системы сосны, ели и
берёзы……………………………………………………………………… 70
3
2.7.4 Определение объёма и массы ПКС сосны, ели и берёзы………… 74
2.8 Расчёт силы корчевания ……………………………………...……...... 77
2.9 Определение жёсткости ПКС ……………….………........................... 79
2.9.1 Определение жёсткости корневой системы при крутильных
колебаниях ………………………………………………………………… 79
2.9.2 Определение жёсткости призмы почвогрунта при крутильных
колебаниях……............................................................................................. 81
2.9.3 Определение жёсткости ПКС при крутильных колебаниях……… 82
2.9.4 Определение продольной жёсткости корневой
системы…………………………………………………………………….. 83
2.9.5 Определение продольной жёсткости призмы почвогрунта……….. 84
2.9.6 Определение продольной жёсткости ПКС…………………………. 86
2.10 Определение приведённой массы технологического
оборудования……………………………………………………………… 87
2.10.1 Технологический регламент работы виброкорчевальной
машины…………………………………………………….......................... 87
2.10.2 Установление инерционных параметров гидроманипулятора…... 88
2.10.3 Определение геометрических параметров манипулятора……….. 90
2.11 Определение приведённой жёсткости манипулятора при
продольных колебаниях…...……………………………………………… 92
2.11.1 Приведённая жёсткость гидроцилиндров манипулятора………... 92
2.11.2 Приведённая жёсткость металлоконструкций стрелы и
рукояти……………………………………………………………………... 95
2.11.3 Определение приведённой суммарной жёсткости
гидроцилиндров и металлоконструкций стрелы и рукояти…………….. 99
2.12 Определение приведённой жёсткости манипулятора при
крутильных колебаниях………...………………........................................ 101
2.13 Динамические характеристики механической системы при
продольных колебаниях……………………………………………........... 104
4
2.14 Динамические характеристики механической системы при
крутильных колебаниях…………………………………………………... 105
2.15 Выводы по главе ……………………………………………………... 106
3 ДИНАМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ВИБРАЦИОННОГО КОРЧЕВАНИЯ …………………………………………. 107
3.1 Анализ предшествующего опыта теоретических исследований по
вопросам применения вибрации при корчевании пней и деревьев……. 107
3.2 Динамическая модель механической системы «машина-деревоПКС» при воздействии продольных колебаний ………………………… 109
3.2.1 Определение собственных частот механической системы
«машина-дерево-ПКС»……………………………….…………………... 112
3.2.2 Анализ амплитудно-частотных характеристик системы «машинадерево-ПКС»…………………………………………….………………… 114
3.3 Динамическая модель механической системы «машина-ПКС» при
воздействии продольных колебаний……………....................................... 116
3.3.1 Определение собственных частот механической системы
«машина-ПКС»………………………………..……….………………….. 119
3.3.2 Анализ амплитудно-частотных характеристик механической
системы «машина-ПКС» …………………………………......................... 119
3.4 Динамическая модель механической системы «машина-деревоПКС» при воздействии крутильных колебаний..………………………... 121
3.4.1 Определение собственных частот механической системы
«машина-дерево-ПКС»………………………………..………………….. 124
3.4.2 Анализ амплитудно-частотных характеристик системы «машинадерево-ПКС» ……………………………...………………………………. 125
3.5 Динамическая модель механической системы «машина-ПКС» при
воздействии крутильных колебаний……………………………………... 127
3.5.1 Определение собственных частот механической системы
«машина-ПКС» …………………………………………………………… 129
5
3.5.2 Анализ амплитудно-частотных характеристик механической
системы «машина -ПКС» ………………………………………………… 130
3.6 Сравнение эффективности двух типов вибрационного воздействия
при корчевании………………………………………................................. 131
3.7 Выводы по главе…………………...…………………………………... 134
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ…………………………….. 136
4.1 Создание установки, моделирующей технологический процесс
вибрационного корчевания……………………………………………….. 136
4.2 Установление резонансных частот….................................................... 138
4.3 Определение модуля сдвига древесины при кручении……..………. 139
4.3.1 Расчёт модуля сдвига древесины при кручении…………………… 142
4.4 Выводы по главе……………………...………………………………... 143
5 ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ
ВИБРАЦИОННОГО КОРЧЕВАНИЯ НА ЛЕСНЫХ МАШИНАХ…………... 144
5.1 Конструкции захватных устройств корчевальной машины с
вибрационным оборудованием…...………………….…………………… 144
5.2 Рекомендации к применению вибрационного оборудования при
корчевании пней и деревьев…...……………..……………………............ 146
5.3 Последовательность операций при корчевании пней и деревьев с
помощью вибрационного оборудования…………………………………. 146
5.4 Выводы по главе……………………………………………………...... 147
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………........ 148
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………….. 150
ПРИЛОЖЕНИЕ……………………………………………………………........ 163
П.1 Определение длины корней модельного дерева ..………………….. 163
П.2 Амплитудно-частотные характеристики механической системы
«машина дерево-ПКС»……………………………………………………. 164
П.2.1 Амплитудно-частотные характеристики при продольных
колебаниях ...………………………………………………………………. 164
6
П.2.2 Амплитудно-частотные характеристики при крутильных
колебаниях …...……………………………………………………………. 166
П.2.3 Амплитудно-частотные характеристики механической системы
«машина-дерево-ПКС», полученные экспериментально....…………….. 168
П.2.4 Собственные частоты механической системы «машина-деревоПКС» при продольных колебаниях ……………………………………… 169
П.2.5 Амплитуды механической системы «машина-дерево-ПКС» при
продольных колебаниях в режиме оптимальной частоты ……………… 170
П.2.6 Собственные частоты механической системы «машина-деревоПКС» при крутильных колебаниях ………………………………………. 172
П.2.7 Амплитуды механической системы «машина-дерево-ПКС» при
крутильных колебаниях в режиме оптимальной частоты ………………. 173
П.2.8 Сводная таблица амплитудно-частотных характеристик
механической системы «машина-дерево-ПКС» ………………………… 175
П.2.9 Амплитудно-частотные характеристики механической системы
«машина-ПКС» при продольных колебаниях…………………………… 175
П.2.10 Амплитудно-частотные характеристики механической системы
«машина-ПКС» при крутильных колебаниях……………………………. 177
П.2.11 Собственные частоты механической системы «машина-ПКС»
при продольных колебаниях……………………………………………… 179
П.2.12 Амплитуды механической системы «машина-ПКС» при
продольных колебаниях в режиме оптимальной частоты ……………… 180
П.2.13 Собственные частоты механической системы «машина-ПКС»
при крутильных колебаниях……………………………………………… 181
П.2.14 Амплитуды механической системы «машина-ПКС» при
крутильных колебаниях в режиме оптимальной частоты ………………. 182
П.2.15 Сводная таблица амплитудно-частотных характеристик
механической системы «машина- ПКС» ………………………………… 182
П.3 Параметры применяемых вибраторов……………………………….. 183
7
П.4 Акт внедрения в учебный процесс результатов диссертационного
исследования……………………………………………………………….
184
