Математическое моделирование технологических характеристик полноповоротной лесозаготовительной машины. C. 113-123

УДК

630.323

DOI:

10.37482/0536-1036-2026-2-113-123

Аннотация

Технологические параметры работы полноповоротной лесозаготовительной машины оказывают существенное влияние на экологическую и эксплуатационную эффективность лесосечных работ. Требование вырубки при сплошных рубках всего ликвидного запаса древостоя предполагает исключение на ленте недоступных для манипулятора участков, возникающих в результате различия расстояний переезда между рабочими стоянками. Ограничение ширины ленты снижает ряд технологических показателей функционирования лесозаготовительной машины: площадь, освоенную с одной стоянки, и, соответственно, общий объем заготовленной древесины. Цель работы – определение рационального сочетания ширины ленты и расстояния переезда в древостоях различной густоты при ее ограничении и допустимых рисках оставления деревьев. Получены аналитические выражения для расчета доступных манипулятору лесозаготовительной машины площадей исходя из расстояния дополнительного переезда и ширины разрабатываемой ленты, вероятности оставления деревьев на недосягаемых участках в зависимости от густоты древостоя и дополнительного расстояния переезда при различных вариантах ограничения ширины ленты. Расcчитаны технологические параметры для лесозаготовительной машины с максимальным вылетом манипулятора 10 м и минимальным – 2 м и древостоев густотой от 300 до 900 дер./га. Приведены площади рабочей зоны при ограничении ширины ленты, площади, вырубаемые с рабочей стоянки, и дополнительные расстояния переезда лесозаготовительной машины при ограничении ширины ленты и заданной вероятности оставления деревьев при различной густоте древостоев. Установлено, что рассмотренные варианты сочетания ширины разрубаемой ленты леса и максимальные расстояния между рабочими стоянками с заданными рисками оставления деревьев в древостоях различной густоты при равных условиях обеспечивают размеры рабочей площади, различающиеся не более чем на 3 %.

Сведения об авторах

А.Ф. Уразова*, канд. с.-х. наук, доц.; ResearcherID: AAD-2602-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2771-2334
Э.Ф. Герц, д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: O-6331-2018,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0434-7282

Уральский государственный лесотехнический университет, ул. Сибирский тракт, д. 37, г. Екатеринбург, Россия, 620100; urazovaaf@m.usfeu.ru*, gertsef@m.usfeu.ru

Ключевые слова

лесозаготовительная машина, ширина ленты, расстояние переезда, доступность деревьев, недоступный для лесозаготовительной машины участок

Для цитирования

Уразова А.Ф., Герц Э.Ф. Математическое моделирование технологических характеристик полноповоротной лесозаготовительной машины // Изв. вузов. Лесн. журн. 2026. № 2. С. 113–123. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2026-2-113-123

Литература

1. Азаренок В.А., Герц Э.Ф., Мехренцев А.В., Залесов С.В. Сортиментная заготовка древесины. М.: Инфра-М, 2021. 139 с. https://doi.org/10.12737/1141213
2. Арико С.Е., Мохов С.П., Голякевич С.А., Пищов С.Н. Анализ тенденций развития конструкций многооперационных лесозаготовительных машин // Тр. БГТУ. № 2. Лесн. и деревообраб. пром-сть. 2012. № 2. С. 18–20.
3. Безгина Ю.Н., Герц Э.Ф., Залесов С.В., Теринов Н.Н., Уразова А.Ф. Рациональные параметры технических элементов пасеки для манипуляторных лесозаготовительных машин // Хвойные бореал. зоны. 2018. Т. 36, № 4. С. 338–343.
4. Герц Э.Ф. Теоретическое обоснование технологий рубок с сохранением лесной среды (на примере Уральского региона): дис. … д-ра техн. наук. Екатеринбург, 2004. 304 с.
5. Герц Э.Ф., Азаренок В.А., Лившиц Н.В., Мехренцев А.В. Расчет ширины ленты, разрабатываемой манипуляторной полноповоротной лесозаготовительной машиной // Изв. вузов. Лесн. журн. 2002. № 5. С. 47–51.
6. Заикин А.Н., Сиваков В.В., Шевелева Е.В. Методы снижения повреждаемости стволов деревьев при выборочных и санитарных рубках леса // Изв. вузов. Лесн. журн. 2019. № 4. С. 200–211. https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2019.4.200
7. Карпачев С.П., Быковский М.А., Лаптев А.В. Методика выбора манипулятора харвестера // Лесн. вестн. / Forestry Bulletin. 2021. Т. 25, № 1. С. 123–129. https://doi.org/10.18698/2542-1468-2021-1-123-129
8. Кононович Д.А., Мохов С.П., Арико С.Е., Голякевич С.А. Особенности конструкционного исполнения технологического оборудования лесных погрузочно-транспортных машин // Тр. БГТУ. № 2. Лесн. и деревообраб. пром-сть. 2015. № 2(175). С. 59–62.
9. Лагерев А.В., Макулина А.В., Лагерев И.А. Влияние конструктивных характеристик манипулятора харвестера на оптимальные размеры рабочей зоны // Науч.-техн. вестн. Брянск. гос. ун-та. 2024. № 2. С. 111–123. https://doi.org/10.22281/2413-9920-2024-10-02-111-123
10. Лаптев А.В., Матросов А.В. Обоснование конфигурации и геометрических размеров рабочей зоны колесного харвестера // Лесн. вестн. / Forestry Bulletin, 2018. Т. 22, № 5. С. 77–85. https://doi.org/10.18698/2542-1468-2018-5-77-85
11. Макаренко А.В. Эффективность применения лесозаготовительных машин с манипулятором на лесосеке // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 120–135. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-120-135
12. Обыдёнников В.И., Волков С.Н. Организационно-технические элементы лесоводственных систем и их географические особенности // Глобализация и экологоэкономическое развитие регионов. 2015. С. 32–39.
13. Сиваков В.В., Заикин А.Н. К вопросу о снижении повреждаемости стволов деревьев при рубках леса // Подготовка кадров в условиях перехода на инновационный путь развития лесного хозяйства. 2021. С. 261–264.
14. Сюнев В.С. Обоснование выбора систем машин для рубок ухода: дис.... д-ра техн. наук. Петрозаводск, 2000. 405 с.
15. Швецов А.С., Кривошеев А.А., Должиков И.С., Григорьев И.В., Курочкин П.А., Григорьева О.И. Рациональные приемы выполнения рубок лесных насаждений универсальной лесозаготовительной машиной // Вестн. АГАТУ. 2024. № 1(13). С. 48–65.
16. Юшкевич М.В., Шиман Д.В., Климчик Г.Я., Бельчина О.Г., Клыш А.С. Некоторые особенности влияния рубок леса на содержание химических элементов в хвойных фитоценозах и почве в условиях Негорельского учебно-опытного и Минского лесхозов // Тр. БГТУ. Сер. 1: Лесн. хоз-во, природопользование и перераб. возобновляемых ресурсов. 2021. № 1(240). С. 42–51.
17. Dorokhov A., Kirsanov V., Pavkin D., Shilin D., Shestov D., Ruzin S. Calculation of the Manipulator’s Kinematic Model and Mounting Points of the Drive Equipment. Advances in Intelligent Systems and Computing, 2020, vol. 1072, pp. 339–348. https://doi.org/10.1007/978-3-030-33585-4_34
18. Grigorev I., Kunickaya O., Burgonutdinov A., Tikhonov E., Makuev V., Egipko S., Hertz E., Zorin M. Modeling the effect of wheeled tractors and skidded timber bunches on forest soil compaction. Journal of Applied Engineering Science, 2021, vol. 19, no. 2, pp. 439–447. https://doi.org/10.5937/jaes0-28528
19. Hertz E., Guriev A., Druzyanova V., Revyako S., Markov O., Perfiliev P., Grigorev I. Impact Assessment of Different Propulsion Systems in Forestry Machinery on Soil Properties. Mathematical Modelling of Engineering Problems, 2024, vol. 11, no. 1, pp. 133–140. https://doi.org/10.18280/mmep.110114
20. Nesmiyanov I.A., Nikolaev M.E., Sharipov R.V. Justification of Parameters of the Executive Drive of a Robotic Manipulator of a Loading and Transport Unit. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science "International Conference on Engineering Studies and Cooperation in Global Agricultural Production", 2021, p. 012032. https://doi.org/10.1088/1755-1315/659/1/012032
21. Svoikin F.V., Svoikin V.F., Rossikhin K.V., Borozna A.A., Taraban M.V., Maksimov P.P., Kovtun M.A. Modernization of Skidding and Primary Removal of Wood in the Vologda Region Through the Use of Relevant Domestic Solutions. E3S Web of Conferences, 2024, vol. 515, p. 03022. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202451503022