Методика расчета оборудования для отряхивания гусениц и шишек с хвойных деревьев

УДК

595.768.24.+630*453.543.789

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2016.2.69

Аннотация

Проблемой чрезвычайной важности является получение достоверных сравнимых результатов при проведении детального надзора за опасными хвое- и листогрызущими вредителями при учете их в кроне дерева и сборе шишек хвойных деревьев. Цель работы – исследование ускорения кроны, обеспечивающего отрыв гусениц и шишек от веток. Решена задача определения поперечных смещений и ускорений ствола дерева под действием толчка (импульса), производимого на ствол дерева отдачей цилиндра при вылете из него поршня под воздействием взрыва порохового заряда. Проанализированы способы учета гусениц при детальном надзоре, околоте кедров при отряхивании шишек. Описана конструкция разработанного авторами оборудования для отряхивания гусениц и шишек с хвойных деревьев. Программа исследований предусматривала анализ влияния конструктивных особенностей отряхивателя, высоты точки приложения силы к стволу дерева, массы поршня, величины порохового заряда, характеристик модельного дерева. Исследования проводились как на математической модели, так и в натурных условиях на макетном образце отряхивателя. Методы работы – математическое моделирование и экспериментальные исследования. Получены математические зависимости определения полной кинетической энергии системы дерево–отряхиватель, усилия толчка в зависимости от конструктивных параметров отряхивателя, массы поршня и величины заряда. Приведены теоретические основы расчета параметров удара, достаточных для сбивания гусениц и шишек. Составлены уравнения колебаний ствола дерева и ветки в различных точках. Определены формы колебаний, поперечные смещения и ускорения ствола дерева и ветки от импульса силы в зависимости от исходных данных на разном удалении от ствола в три последовательных момента времени. Экспериментально определены усилия удержания гусениц сибирского шелкопряда на ветке дерева в зависимости от возраста гусеницы в спокойном и потревоженном состояниях. Сделаны выводы о применимости устройства для отряхивания гусениц и шишек кедра, сосны, лиственницы европейской и японской. На основании полученных
результатов можно обосновывать конструктивные параметры отряхивателя и оценивать эффективность его применения.

Сведения об авторах

С.Н. Орловский¹, канд. техн. наук, доц.

С.А. Астапенко², канд. биол. наук, инж.-лесопатолог

С.В. Комиссаров,¹ ст. преп.

¹Красноярский государственный аграрный университет, просп. Мира 90,
г. Красноярск, Россия, 660049; e-mail: orlovskiysergey@mail.ru

²Филиал ФБУ «Рослесозащита» «Центр защиты леса Красноярского края»,
Академгородок, 50 «а», корп. 2, г. Красноярск, Россия, 660036; e-mail: forest_les@mail.ru

Ключевые слова

насекомые-вредители, мониторинг, кедровые шишки, отряхивание, устройство, эксперименты, толчок, колебания, амплитуда, ускорения, параметры, усилия отрыва, применимость

Литература

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гаевой А.И., Калабухов Н.П., Левашова Л.Е., Чепуренко В.Г. Справочник для поступающих в ВУЗы. «Наукова думка», Киев, 1969.

2. Дербердеев А.А. К вопросу о центре тяжести и моменте инерции дерева // Лесн. журн. 1966. № 6. С. 53–63. (Изв. высш. учеб. заведений).

3. Лавров И.А. Сопротивление шишек сосны, ели и лиственницы срыву // Исследование и совершенствование лесотранспортных машин. Л.: ЛТА, 1970. Вып. 125. С. 128 – 131.

4. Наставления по надзору, учету и прогнозу хвое- и листогрызущих насекомых в европейской части РСФСР. М., 1988. 84 c.

5. Рожков А.С. Сибирский шелкопряд. М.: АН СССР, 1963. 175 с.

6. Тимошенко С.П., Янг Д.Х., Универ У. Колебания в инженерном деле. М.: Машиностроение, 1985. 472 с.

Ссылка на английскую версию:

Calculation of Equipment for Shaking of Cones and Larvae off Conifer Trees

UDC 595.768.24.+630*453.543.789

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2016.2.69

Calculation of Equipment for Shaking of Cones and Larvae off Conifer Trees

S.N. Orlovskiy¹, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

S.A. Astapenko² , Candidate of Biological Sciences, Engineer and Forest Pathologist

S.V. Komissarov¹, Senior Lecturer

¹Krasnoyarsk State Agrarian University, Mira ave., 90, Krasnoyarsk, 660049, Russian Federation; e-mail: orlovskiysergey@mail.ru

²Centre of Forest Health of Krasnoyarsk Region, Branch of the Russian Centre of Forest Health, Akademgorodok, 50 ”A”, Bl. 2, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation;
e-mail: forest_les@mail.ru

The problem of collecting valid comparative data during the detailed analysis of harmful needle and leaf eating insect pests and their numbers in tree crowns and cones is of the utmost importance. Our goal was to study the range of crown acceleration providing shaking of larvae and cones off the tree branches. We solved the problem of transverse displacement measuring and acceleration of tree trunks under the action of impulse coming from the
cylinder performance when a piston flew out under the influence of the explosion of propellent powder. Methods of larvae at detailed monitoring and shaked off cones counting were analyzed. Design of equipment for shaking of cones and larvae off conifer trees constructed by the authors is described. The research program included the impact analysis of shaker design features, height of the point of application of force on a tree trunk, piston mass,
volume of propellent powder and the tree characteristics. The research was conducted on the mathematical models and on the brassboard of the shaker in the natural conditions. The methods of operation are the mathematical modeling and experimental studies. The mathematical relationships to computate full kinetic energy of “tree – shaker” system, impulse forcing depending on the shaker design, piston mass and volume of propellent powder were derived. The theoretical background to calculate the shake parameters sufficient for shaking of larvae and cones off is presented. The equations of tree trunk and branches oscillations in different points were derived. Oscillation modes, transverse displacement and acceleration of a tree trunk and branches from the impulse power in dependence on the input data at different distances from the trunk at three sequential time intervals were determined.
The efforts of Siberian moth larvae for retention on the tree branches at different
development stages were determined experimentally in quiet and disturbed insects.
The conclusions about the applicability of the device for shaking of larvae and cones off Siberian pine, Scotch pine, European and Japanese larch were made. The design parameters of a shaker and the effectiveness of its application can be justified by the obtained
results.

Keywords: insect pest, monitoring, Siberian pine cone, shaking off, device,
experiments, impulse, oscillation, amplitude, acceleration, parameters, tearaway force,
applicability.

REFERENCES

1. Gaevoy A.I., Kalabukhov N.P., Levashova L.E., Chepurenko V.G. Spravochnik dlya postupayushchikh v vuzy [A Guide for the Undergraduate Applicants]. Kiev, 1969.

2. Derberdeev A.A. K voprosu o tsentre tyazhesti i momente inertsii dereva [Revisiting the Center of Gravity and Moment of Inertia of the Tree]. Lesnoy zhurnal, 1966, no. 6, pp. 53–63.

3. Lavrov I.A. Soprotivlenie shishek sosny, eli i listvennitsy sryvu [Resistance of Pine Cones, Spruce and Larch to Dropping]. Issledovanie i sovershenstvovanie lesotransportnykh mashin [Research and Upgrading of Forestry Machines]. Leningrad, 1970, iss. 125, pp. 128–131.

4. Nastavleniya po nadzoru, uchetu i prognozu khvoe- i listogryzushchikh nasekomykh v evropeyskoy chasti RSFSR [Instructions on Supervision, Accounting and Forecast of Needle-Eating and Leaf-Eating Insects in the European Part of the RSFSR]. Moscow, 1988. 84 p.

5. Rozhkov A.S. Sibirskiy shelkopryad [Siberian Moth]. Moscow, 1963. 175 p.

6. Timoshenko S.P., Yang D.Kh., Univer U. Kolebaniya v inzhenernom dele [Oscillations in Engineering]. Moscow, 1985. 472 p.

Received on July 27, 2015