Моделирование динамической нагруженности анкерного каната при работе харвестера на крутом склоне

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Расширение сферы безопасной механизированной лесозаготовки требует адаптации лесохозяйственной техники к эксплуатации лесосек с большими углами наклона на основе разработки новых конструктивных систем, машин и механизмов для решения указанной проблемы. Однако вопросы проектирования и моделирования рабочих процессов машин для лесозаготовки в условиях сильно пересечённой холмистой местности с крутыми склонами в настоящее время исследованы недостаточно. Известные исследования носят, в основном, экспериментальный характер. Целью исследования является разработка динамической математической модели канатной анкерной системы как структурного компонента безопасности колёсного харвестера. Объекты и методы исследования. Объект – канатная анкерная система. Для построения системы дифференциальных уравнений движения центров масс основных конструктивных компонентов харвестера и анкерной системы использовался метод Лагранжа II рода. Результаты. Применительно к трёхосному харвестеру с колёсной формулой 6К6 выполнены расчёты колебательных процессов динамических параметров, определяющих нагруженность анкерной системы и безопасность эксплуатации харвестера в процессе манипулирования сортиментом. Выводы. Динамическая модель позволяет учесть и провести системный анализ большого числа количественных конструктивных и режимных параметров харвестера и физико-механических свойств грунтов, которые характеризуют динамическое поведение и нагруженность как структурных элементов анкерной системы, так и самого харвестера. Перспективным направлением её дальнейшего использования является разработка практических рекомендаций по проектированию эффективных и надёжных канатных анкерных систем.

Об авторах

А. В. Лагерев

Брянский государственный университет имени академика И. Г. Петровского

Автор, ответственный за переписку.
Email: inno-bgu@yandex.ru

Доктор технических наук, профессор, профессор кафедры профессионально-технологического образования и безопасности жизнедеятельности, Брянский государственный университет имени академика И. Г. Петровского.

Россия, 241036, Брянск, ул. Бежицкая, 14

А. В. Макулина

Брянский государственный университет имени академика И. Г. Петровского

Email: inno-bgu@yandex.ru

Ассистент кафедры информатики и прикладной математики, Брянский государственный университет имени академика И. Г. Петровского.

Россия, 241036, Брянск, ул. Бежицкая, 14

Список литературы

  1. Can nature conservation and wood production be reconciled in managed forests? A review of driving factors for integrated forest management in Europe / F. Aggestam, A. Konczal, M. Sotirov et al. // Journal of Environment Management. 2020. Vol. 268, iss. 9. Art. 110670. doi: 10.1016/j.jenvman.2020.110670.
  2. Naillon T., Rappin C. Best management and operating practices for steep slope machine logging. Technical Report No.: 98-02-2019. Safety and Health Assessment and Research for Prevention Program. WA: Washington State Department of Labor & Industries, 2019. 46 p.
  3. Лесозаготовительные машины для работы на склонах / И. Григорьев, О. Куницкая, С. Рудов и др. // Бюллетень ассоциации Лестех. 2020. № 2 (2). С. 4–9. EDN: ORQYUO.
  4. Машинная заготовка древесины на горных лесосеках / В. А. Каляшов, Д. Т. Ань, О. И. Григорьева и др. // ЛесПромИнформ. 2022. № 5. С. 82–83.
  5. Past, present and future of industrial plantation forestry and implication on future timber harvesting technology / A. McEwan, E. Marchi, R. Spinelli et al. // Journal of Forest Research. 2020. Vol. 31, iss. 2. Pp. 339–351. doi: 10.1007/s11676-019-01019-3.
  6. Bont L., Heinimann H. R. Optimum geometric layout of a single cable road // European Journal of Forest Research. 2012. Vol. 131, iss. 5. Pp. 1439–1448. doi: 10.1007/s10342-012-0612-y.
  7. Visser R., Stampfer K. Expanding ground-based harvesting onto steep terrain: A review // Croatian Journal of Forest Engineering. 2015. Vol. 36, iss. 2. Pp. 321–331.
  8. Assessment of timber faller working conditions in mixed hand and tethered-machine cut harvest units on steep slopes – A case study in western Oregon / M. Pokharel, F. Belart, W. Chung et al. // International Journal of Forest Engineering. 2023. Vol. 34, iss. 3. Pp. 408–416. doi: 10.1080/14942119.2023.2170149.
  9. Development and benefits of winch-assist harvesting / T. Holzfeind, R. Visser, W. Chung et al. // Current Forestry Reports. 2020. Vol. 6, iss. 3–4. Pp. 201–209. doi: 10.1007/s40725-020-00121-8.
  10. Kováč J., Remper M., Krilek J. Analysis of the frictional coefficient at the pulling load on the tilted plane // Acta Facultatis Technicae. 2011. Vol. 16, iss. 1. Pp. 65–72.
  11. Berkett H., Visser R. Measuring slope of forestry machines on steep terrain. Harvesting Technical Note HTN05-02. Rotorua, NZ: Future Forests Research Ltd, 2012. 8 p.
  12. Benchmarking operational conditions, productivity, and costs of harvesting from industrial plantations in different global regions / F. Di Fulvio, M. Acuna, P. Ackerman et al. // International Journal of Forest Engineering. 2024. Vol. 35, iss. 2. Pp. 225–250. doi: 10.1080/14942119.2023.2296789.
  13. Green P. Insight into the productivity, cost and soil impacts of a cable-assisted harvester forwarder thinning in western Oregon. Corvallis: Oregon State University, 2019. 125 p.
  14. Lundbäck M., Häggström C., Nordfjell T. Worldwide trends in methods for harvesting and extracting industrial roundwood // International Journal of Forest Engineering. 2021. Vol. 32, iss. 3. Pp. 202–215. doi: 10.1080/14942119.2021.1906617.
  15. The analysis of the new conception transportation cableway system based on the tractor equipment / P. Beňo, J. Krilek, J. Kováč et al. // FME Transactions. 2018. Vol. 46, iss. 1. Pp. 17–22. doi: 10.5937/fmet1801017B.
  16. Monitoring cable tensile forces of winch-assist harvester and forwarder operations in steep terrain / F. Holzleitner, M. Kastner, K. Stampfer et al. // Forests. 2018. Vol. 9, iss. 2. Art. 53. doi: 10.3390/f9020053.
  17. Field and laboratory research of the rut development process on forest roads / O. Machuga, A. Shchupak, O. Styranivskiy et al. // Forests. 2024. Vol. 15, iss. 1. Art. 74. doi: 10.3390/f15010074.
  18. Лагерев А. В., Лагерев И. А., Таричко В. И. Надежность и безопасность эксплуатации мобильных транспортно-перегрузочных канатных комплексов: монография. Брянск: Брянский государственный университет, 2022. 207 с.
  19. Lagerev A. V., Lagerev I. A. Design of passenger aerial ropeway for urban environment // Urban Rail Transit. 2019. Vol. 5, iss. 1. Pp. 17–28. doi: 10.1007/s40864-018-0099-z; EDN: WUVCOS.
  20. Биргер И. А., Шорр Б. Ф., Шнейдерович Р. М. Расчет на прочность деталей машин. М.: Машиностроение, 1966. 616 с.
  21. Лагерев А. В., Лагерев И. А., Таричко В. И. Определение усилий натяжения канатов при эксплуатации мобильных транспортно-перегрузочных канатных комплексов // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2022. № 3. С. 194–210. doi: 10.22281/2413-9920-2022-08-03-194-210; EDN: EVLPWZ.
  22. Яблонский А. А. Курс теоретической механики. Ч. II. Динамика. М.: Высшая школа, 1977. 430 с.
  23. Лагерев А. В., Лагерев И. А., Макулина А. В. Динамическая модель харвестера, оснащенного канатной анкерной системой, при проведении лесозаготовительных работ на крутом склоне // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2024. № 3. С. 188–206. doi: 10.22281/2413-9920-2024-10-03-188-206; EDN: HPDZFV.
  24. Динамика харвестера с анкерным канатом при проведении лесозаготовительных работ на крутом склоне: свид-во о государственной регистрации программы для ЭВМ / Лагерев И. А., Лагерев А. В., Макулина А. В.; заявитель и правообладатель ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет». № 2024668708; заявл. 22.07.24; опубл. 09.08.24. Бюл. 8. EDN: LNQHBT.
  25. Федоренчик А. С., Герман А. А., Протас П. А. Лесные машины «Амкодор». Минск: БГТУ, 2013. 240 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».