Имитационная модель дисковой лесопосадочной машины. С. 119–133

УДК

630*235:004.94

DOI:

10.37482/0536-1036-2024-4-119-133

Аннотация

Для проведения искусственного лесовосстановления необходимо использовать механизированные средства – лесопосадочные машины. Отсутствие отечественных лесопосадочных машин является одной из проблем искусственного лесовосстановления в России. Цель исследования – обоснование конструктивных параметров лесопосадочной машины с дисковым рабочим органом. Для достижения поставленной цели требуется применение современных программных сред с возможностью полного учета всех воздействующих на машину факторов. В ходе данного исследования средствами системы автоматизированного проектирования разработана твердотельная модель лесопосадочной машины. В качестве расчетной среды для изучения параметров модели выбран программный комплекс «Универсальный механизм 9.1», предназначенный для моделирования динамики и кинематики механических систем. В комплекс вводились только входные величины для имитационной модели, т. к. математический аппарат заложен в ядро программы. С помощью программного комплекса создана имитационная модель лесопосадочной машины, учитывающая как взаимодействие звеньев машины, так и дискретное контактное взаимодействие саженца с машиной и почвой. Проведен вычислительный эксперимент и установлены кинематические и динамические параметры лесопосадочной машины, при которых подающий аппарат не будет препятствовать свободному выпадению брикета с саженцем. Определены геометрические параметры механизма, согласующие профиль кулачка с его движением вместе с диском и работой роликового толкателя так, чтобы захваты своевременно устанавливали брикет с саженцем в почву. Найдена траектория движения брикета с саженцем. С помощью FDM 3D-печати изготовлен полноразмерный макет дискового посадочного аппарата, проведен лабораторный эксперимент для установления требуемого крутящего момента на ступице посадочного диска и валу барабана. Результаты эксперимента подтвердили адекватность разработанной имитационной модели.

Сведения об авторах

Л.Д. Бухтояров*, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: AAO-5129-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7428-0821
С.В. Малюков, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: N-2656-2016, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2098-154X
М.Н. Лысыч, канд. техн. наук; ResearcherID: N-3089-2016, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3764-3873
М.А. Гнусов, канд. техн. наук; ResearcherID: AAT-9060-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1653-4595
Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова, ул. Тимирязева, д. 8, г. Воронеж, Россия, 394087; vglta-mlx@yandex.ru*, malyukovsergey@yandex.ru, miklynea@yandex.ru, mgnusov@yandex.ru

Ключевые слова

лесопосадочные машины, кинематика, динамика, имитационное моделирование, Универсальный механизм (UM), система автоматизированного проектирования

Для цитирования

Бухтояров Л.Д., Малюков С.В., Лысыч М.Н., Гнусов М.А. Имитационная модель дисковой лесопосадочной машины // Изв. вузов. Лесн. журн. 2024. № 4. С. 119–133. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-4-119-133

Литература

1. Бартенев И.М., Драпалюк М.В. Совершенствование технологии лесовосстановления на вырубках с применением энергонасыщенных тракторов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 5. С. 117–133. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-5-117-133

2. Бухтояров Л.Д., Малюков С.В., Лысыч М.Н. Имитационная модель для анализа кинематики лесопосадочного аппарата с двумя роторами // Изв. СПбЛТА. 2023. № 243. С. 197–209. https://doi.org/10.21266/2079-4304.2023.243.197-209

3. Григорьева О.И., Макуев В.А., Барышникова Е.В., Бурмистрова О.Н., Швецова В.В., Григорьев И.В., Иванов В.А. Перспективы импортозамещения систем машин для искусственного лесовосстановления // Системы. Методы. Технологии. 2022. № 3(55). С. 78–84. https://doi.org/10.18324/2077-5415-2022-3-78-84

4. Каляшов В.А., До Туан А., Хитров Е.Г., Григорьева О.И., Гурьев А.Ю., Новгородов Д.В. Современные системы машин и технологии заготовки древесины и лесовосстановления в условиях горных лесосек // Resources and Technology. 2022. Т. 19, № 2. С. 1–47. https://doi.org/10.15393/j2.art.2022.6163

5. Клубничкин В.Е., Клубничкин Е.Е., Горбунов А.Ю., Дручинин Д.Ю. Разработка узла сочленения лесной погрузочно-транспортной машины // Лесотехн. журн. 2020. Т. 10, № 4(40). С. 217–226. https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2020.4/18

6. Клубничкин Е.Е. Моделирование мобильности колесных транспортных средств, оснащенных средствами повышения проходимости // Тр. НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2023. № 1(140). С. 84–96. https://doi.org/10.46960/1816-210X_2023_1_84

7. Посметьев В.И., Никонов В.О., Мануковский А.Ю., Посметьев В.В. Компьютерное моделирование работы рекуперативного поворотного коникового устройства лесовозного тягача с прицепом-роспуском // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 5. С. 85–99. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-5-85-99

8. Хитров Е.Г., Должиков И.С., Дмитриев А.С., Каляшов В.А., Григорьев И.В., Григорьева О.И. Расчет коэффициента сцепления колесного движителя лесной машины с почвогрунтом // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 5. С. 126–134. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-5-126-134

9. Bivainis V., Jotautienė E., Lekavičienė K., Mieldazys R., Juodišius G. Theoretical and Experimental Verification of Organic Granular Fertilizer Spreading. Agriculture, 2023, vol. 13, no. 6, art. no. 1135. https://doi.org/10.3390/agriculture13061135

10. Bukhtoyarov L.D., Drapalyuk M.V., Pridvorova A.V. Simulation of the Movement of Hedge Cutter Links in the Simulink Application of the Matlab Package. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2021, vol. 875, art. no. 012004. https://doi.org/10.1088/1755-1315/875/1/012004

11. Bukhtoyarov L., Kunickaya O., Urazova A., Perfiliev P., Druzyanova V., Egipko S., Burgonutdinov A., Tikhonov E. Substantiating Optimum Parameters and Efficiency of Rotary Brush Cutters. Journal of Applied Engineering Science, 2022, vol. 20, pp. 788–797. https://doi.org/10.5937/jaes0-36513

12. Bukhtoyarov L.D., Maksimenkov A.I., Abramov V.V., Lysych M.N. Research Units of Flexible Working Body Motion, Cutting Branches. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2019, vol. 392, art. no. 012073. https://doi.org/10.1088/1755-1315/392/1/012073

13. Bukhtoyarov L.D., Maksimenkov A.I., Lysych M.N., Abramov V.V. Movement Simulation of Flexible Working Body Links in the Unity Cross-Platform Development Environment. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2020, vol. 595, art. no. 012014. https://doi.org/10.1088/1755-1315/595/1/012014

14. Chen Y., Huang M.F., Shi B., Xiao M.M., Hu R.K., Tang J.S. Kinematic Analysis and Simulation of an A/C Axes Bi-Rotary Milling Head with Zero Transmission. Advanced Materials Research, 2012, vol. 625, pp. 146–150. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.625.146

15. Gong H., Zeng Z., Tessier L., Guzman L., Yuan Z., Li S., Zheng W., Chen Y., Qi L. Survival on Land: A Dark-Grown Seedling Searching for Path. Frontiers in Plant Science, 2023, vol. 14, art. no. 1110521. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1110521

16. Guan Z., Mu S., Jiang T., Li H., Zhang M., Wu C., Jin M. Development of Centrifugal Disc Spreader on Tracked Combine Harvester for Rape Undersowing Rice Based on DEM. Agriculture, 2022, vol. 12(4), art. no. 562. https://doi.org/10.3390/agriculture12040562

17. Guo X., Zeng J., Ma H., Zhao C., Qu L., Wen B. Dynamic Characteristics of a Shrouded Blade with Impact and Friction. Frontiers of Mechanical Engineering, 2020, vol. 15, pp. 209–226. https://doi.org/10.1007/s11465-019-0566-6

18. Kuuluvainen T., Tahvonen O., Aakala T. Even-Aged and Uneven-Aged Forest Management in Boreal Fennoscandia: A Review. AMBIO, 2012, vol. 41, pp. 720–737. https://doi.org/10.1007/s13280-012-0289-y

19. Ma H., Lu Y., Wu Z., Tai X., Li H., Wen B. A New Dynamic Model of Rotor–Blade Systems. Journal of Sound and Vibration, 2015, vol. 357, pp. 168–194. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2015.07.036

20. Zhang X., Guan D., Li W., Sun D., Jin C., Yuan F., Wang A., Wu J. The Effects of Forest Thinning on Soil Carbon Stocks and Dynamics: A Meta-Analysis. Forest Ecology and Management, 2018, vol. 429, pp. 36–43. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2018.06.027