Почтовый адрес: 163000, ОПС Архангельск, бокс 249, САФУ, Редакция "Лесной журнал".

Адрес местонахождения: 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, д. 17, САФУ, Редакция "Лесной журнал", ауд. 1425.

Тел.: 8(8182) 21-61-18
Сайт: http://lesnoizhurnal.ru/ 
e-mail: forest@narfu.ru

RussianEnglish



архив

Динамическое взаимодействие многоосной колесной лесной машины с препятствиями на слабонесущих почвогрунтах. C. 107–126

 Версия для печати

В.Я. Шапиро, И.В. Григорьев, Е.В. Сибиряткин, Е.А. Тихонов, С.И. Ревяко

Рубрика: Технологии, машины и оборудование для лесного хозяйства и переработки древесины

Скачать статью (pdf, 1MB )

УДК

630*372/375

Аннотация

Поверхность движения лесных машин изначально, до первого прохода, имеет микрорельеф, обусловленный наличием случайным образом расположенных камней, пней, кочек и т. п. При разрубке трасс трелевочных волоков пни должны спиливаться заподлицо с землей, чтобы не мешать движению лесных машин. Но при машинной заготовке древесины и разрубке трасс пасечных трелевочных волоков лесозаготовительной машиной выполнить это требование не всегда возможно технически. Кроме того, в связи с существенным различием плотности и прочности почвогрунта естественного сложения и пней (камней) с первого прохода движения лесной машины по трелевочному волоку (особенно в теплое время года) наблюдаются эффект существенно различного деформирования поверхности движения и образование крупных неровностей по длине колеи. В результате профиль поверхности колеи напоминает гребенку, неровности которой расположены случайным образом. Особенно быстро этот эффект проявляется при работе колесных лесных машин. Целью исследования стало предложить математическую модель деформирования влажного слоя почвогрунта в результате циклических динамических нагрузок. Предполагается, что модель должна учитывать закономерности изменения его влажности и, как следствие, прочностных и упругопластических характеристик, влияющих на процесс образования колеи вдоль содержащей значительные по высоте препятствия трассы движения лесной машины. Полученные в ходе расчетов параметры взаимодействия многоосной колесной машины со слабонесущими почвогрунтами повышенной влажности и их упрочнения обеспечивают надежный прогноз эффективных параметров трелевки. Даны практические рекомендации и обоснована необходимость оснащения колесных пар колесными гусеницами в сложных геотехнических условиях трелевки для достижения высокой производительности лесной машины. Результаты настоящего исследования показали упрочение почвогрунта за счет удаления из него жидкости под действием движителя лесной машины. Данный эффект способствует замедлению роста глубины колеи.

Финансирование: Работа выполнена в рамках научной школы «Инновационные разработки в области лесозаготовительной промышленности и лесного хозяйства» Арктического государственного агротехнологического университета за счет гранта РНФ № 26-16-00047, https://rscf.ru/project/26-16-00047/.

Сведения об авторах

В.Я. Шапиро1, д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: AAC-9658-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6344-1239
И.В. Григорьев2*, д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: S-7085-2016, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5574-1725
Е.В. Сибиряткин3, аспирант; ResearcherID: PUE-0146-2026, ORCID: https://orcid.org/0009-0007-0475-612X
Е.А. Тихонов4, д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: E-9342-2014, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2136-3268
С.И. Ревяко5, канд. техн. наук, доц.; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5337-8531
1Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург, Россия; shapiro54vlad@mail.ru
2Арктический государственный агротехнологический университет, г. Якутск, Россия; silver73@inbox.ru*
3Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова, г. Воронеж, Россия; jey-sib@mail.ru
4Петрозаводский государственный университет, г. Петрозаводск, Россия; tihonov@petrsu.ru
5Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт им. А.К. Кортунова – фи-
лиал Донского государственного аграрного университета, г. Новочеркасск, Россия; revyako77@mail.ru

Ключевые слова

лесозаготовки, колесные лесные машины, трелевочные системы, деформация почвогрунта, древесные пни, трелевочные волоки

Для цитирования

Шапиро В.Я., Григорьев И.В., Сибиряткин Е.В., Тихонов Е.А., Ревяко С.И. Динамическое взаимодействие многоосной колесной лесной машины с препятствиями на слабонесущих почвогрунтах // Изв. вузов. Лесн. журн. 2026. № 5.
С. 107–126. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2026-5-107-126

Литература

  1. Агейкин Я.С. Вездеходные колесные и комбинированные движители. М.: Машиностроение, 1972. 184 с. 

  2. Анисимов Г.М., Большаков Б.М. Основы минимизации уплотнения почвы трелевочными системами. СПб.: СПбГЛТА, 1998. 106 с. 

  3. Беляева Н.В., Григорьева О.И., Ищук Т.А. Влияние рубок ухода разной интенсивности на общую производительность ельников кисличных // Системы. Методы. Технологии. 2011. № 3(11). С. 140–148. 

  4. Бурмистрова О.Н., Просужих А.А., Хитров Е.Г., Куницкая О.А., Лунева Е.Н. Теоретические исследования производительности форвардеров при ограничениях воздействия на почвогрунты // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 3. С. 101–116. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-3-101-116

  5. Бурмистрова О.Н., Просужих А.А., Хитров Е.Г., Рудов С.Е., Куницкая О.А., Калита О.Н. Влияние переменных коэффициентов сопротивления движению и сцепления на производительность форвардера // Деревообраб. пром-сть. 2021. № 1. С. 3–16. 

  6. Воскобойников И.В., Кондратюк В.А., Крылов В.М., Кондратюк Д.В., Клубничкин Е.Е. Многооперационные лесные машины: моногр. Т. 1. М: МГУЛ, 2013. 480 с. 

  7. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов. М.: Высш. шк., 1978. 447 с. 

  8. Газизов А.М., Шапиро В.Я., Григорьев И.В. Влияние влажности на развитие процесса разрушения коры при роторной окорке // Лесн. вестн. / Forestry Bulletin. 2008. № 6. С. 129–133. 

  9. Григорьева О.И. Статистические характеристики сосновых насаждений, пройденных рубками ухода // Актуал. проблемы лесн. комплекса. 2005. № 10. С. 84–87. 

  10. Григорьева О.И. Концепции интенсивного использования и воспроизводства лесов // Леса России в XXI веке: сб. науч. тр. по итогам Междунар. науч.-техн. интернет-конф. СПб., С.-Петерб. гос. лесотехн. ун-т им. С.М. Кирова, 2015. С. 103–107. 

  11. Григорьева О.И., Богачев П.В., Панарин А.О. Оценка структуры лесного фонда для проведения рубок прореживания и проходных рубок при переходе на нормативы интенсивной модели лесного хозяйства // Леса России: политика, промышленность, наука, образование: материалы VII Всерос. науч.-техн. конф. СПб.: С.-Петерб. гос. лесотехн. ун-т им. С.М. Кирова, 2022. С. 125–126. 

  12. Григорьева О.И., Григорьев М.Ф., Григорьев И.В. Анализ естественного лесовозобновления в Алексеевском участковом лесничестве Республики Саха (Якутия) // Forest Engineering: материалы науч.-практ. конф. с Междунар. участием. Якутск: СВФУ, 2018. С. 72–75. 

  13. Григорьева О.И., Гринько О.И., Николаева Ф.В. Лесопожарные транспортно-технологические комплексы на базе колесных форвардеров // Транспортные и транспортно-технологические системы: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Тюмень: Тюменск. индустриальн. ун-т, 2021. С. 55–58. 

  14. Дмитриев А.С., Должиков И.С., Куницкая О.А., Григорьева О.И. Экологическая безопасность лесных машин на полугусеничном ходу // Безопасность и охрана труда в лесозаготовительном и деревообрабатывающем производствах. 2023. № 5. С. 44–51. https://doi.org/10.33920/pro-05-2305-04

  15. Калистратов А.В., Григорьева О.И., Григорьев Г.В., Дмитриева И.Н. О важности исследований экологической эффективности процесса трелевки // Наука, образование, инновации в приграничном регионе: материалы республиканской науч.-практ. конф. Петрозаводск: Verso, 2015. С. 7–9. 

  16. Каляшов В.А., Шапиро В.Я., Григорьев И.В., Куницкая О.А., Григорьева О.И. Оценка работоспособности трелевочного волока на склоне массива оттаивающего почвогрунта при циклических статических нагрузках // Resources and Technology. 2021. Т. 18, № 2. С. 79–95. https://doi.org/10.15393/j2.art.2021.5723

  17. Каляшов В.А., Шапиро В.Я., Григорьев И.В., Куницкая О.А., Григорьева О.И., Стародубцева Т.Н. Исследование процесса образования колеи и ее устойчивости при работе лесных машин и трелевочных систем на склонах массива оттаивающего почвогрунта // Лесотехн. журн. 2021. Т. 11, № 2(42). С. 121–132. https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2021.2/12

  18. Куницкая О.А., Давтян А.Б., Просужих А.А., Григорьев М.Ф., Григорьева А.И. Обоснование конструкции форвардера на базе сельскохозяйственного трактора // Энергоэффективность и энергосбережение в современном производстве и обществе: материалы Междунар. науч.-практ. конф. Воронеж: Воронежск. гос. аграрн. ун-т им. Императора Петра I, 2020. С. 309–313. 

  19. Куницкая О.А., Петров А.В., Кривошеев А.А., Швецов А.С., Дмитриев А.С., Михайлова Л.М. Анализ влияния природно-производственных условий на производительность тракторной трелевки // Вестн. АГАТУ. 2023. № 4(12). С. 102–149. 

  20. Куницкая О.А., Просужих А.А., Каляшов В.А. Эколого-экономическая эффективность эксплуатации форвардеров // Вестн. АГАТУ. 2021. № 2(2). С. 44–53. 

  21. Куницкая О.А., Шапиро В.Я., Бурмистрова С.С., Григорьев И.В. Определение оптимальных параметров процесса прессования и обезвоживания пропитанных древесных материалов // Лесн. вестн. / Forestry Bulletin. 2012. № 4. С. 110–115. 

  22. Мартынов А.Н., Беляева Н.В., Григорьева О.И. Современные проблемы лесовыращивания. Химический и комплексный уход за лесом. СПб.: СПб ГЛТА, 2008. 80 с. 

  23. Морозов Е.М., Зернин М.В. Контактные задачи механики разрушения: моногр. М.: ЛИБРОКОМ, 2010. 543 с. 

  24. Мосинец В.Н., Абрамов А.В. Разрушение трещиноватых и нарушенных горных пород. М.: Недра, 1982. 248 с. 

  25. Никифорова А.И., Григорьева О.И., Киселев Д.С., Хахина А.М., Рудов М.Е. Оценка экологической безопасности работы лесных машин // Природные ресурсы и экология Дальневосточного региона: материалы Междунар. науч.-практ. форума. Хабаровск: Тихоокеанск. гос. ун-т, 2013. С. 134–138. 

  26. Никифорова А.И., Хитров Е.Г., Пелымский А.А., Григорьева О.И. Определение осадки при движении лесозаготовительной машины по двуслойному основанию // Уч. зап. Петрозаводск. гос. ун-та. 2014. № 2(139). С. 87–91. 

  27. Патякин В.И., Тишин Ю.Г., Базаров С.М. Техническая гидродинамика древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1990. 304 с. 

  28. Помигуева А.И., Куницкая О.А., Швецов А.С., Должиков И.С., Курочкин П.А. Обоснование целесообразности использования бесчокерных трелевочных тракторов на лесосечных работах // Вестн. АГАТУ. 2024. № 3(15). С. 44–102. 

  29. Рудов С.Е., Шапиро В.Я., Григорьев И.В., Куницкая О.А., Григорьева О.И. Моделирование взаимодействия лесных машин с почвогрунтом при работе на склонах // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 6. С. 121–134. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-6-121-134

  30. Рябухин П.Б., Куницкая О.А., Григорьева О.И. Обоснование технологических процессов и систем машин для лесосечных работ // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 2(392). С. 88–105. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-2-88-105

  31. Рябухин П.Б., Куницкая О.А., Швецов А.С., Фёдоров В.И., Григорьева О.И. Исследование влияния режима работы оператора харвестера на сохранение подроста // Безопасность и охрана труда в лесозаготовительном и деревообрабатывающем производствах. 2025. № 4(22). С. 46–53. https://doi.org/10.33920/pro-05-2504-04

  32. Серяков С.А., Куницкая О.А. Эффективность харвестерных головок // Стратегия и перспективы развития агротехнологий и лесного комплекса Якутии до 2050 года: сб. науч. ст. по материалам Всерос. науч.-практ. конф. с Междунар. участием, посвящ. 100-летию образования Якутской АССР и 85-летию Первого президента РС(Я) М.Е. Николаева (Николаевские чтения). Якутск: Знание-М, 2022. С. 795–802. 

  33. Серяков С.А., Куницкая О.А., Вашуткин А.С., Горбатов А.П. Функциональные особенности импульсных харвестерных головок // Актуальные проблемы развития лесного комплекса: материалы XX Междунар. науч.-техн. конф. Вологда: Вологодск. гос. ун-т, 2022. С. 332–336. 

  34. Серяков С.А., Куницкая О.А., Григорьева О.И. Безопасность и охрана труда при эксплуатации и обслуживании импульсных харвестерных головок // Безопасность и охрана труда в лесозаготовительном и деревообрабатывающем производствах. 2023. № 3. С. 27–37.

  35. Хитров Е.Г., Хахина А.М., Дмитриева М.Н., Песков В.Б., Григорьева О.И. Уточненная модель для оценки тягово-сцепных свойств колесного движителя лесной машины // Изв. С.-Петерб. лесотехн. акад. 2016. № 217. С. 108–119. https://doi.org/10.21266/2079-4304.2016.217.108-119

  36. Царапов М.Н. Формирование прочностных характеристик грунтов процессе оттаивания // Вестн. Московск. ун-та. Сер. 4: Геология, 2007. № 6. С. 31–34. 

  37. Цытович Н.А. Механика грунтов. Изд. стереотип. 4-е, перераб. и доп. М.: Строительство, 2024. 640 с. 

  38. Шапиро В.Я., Григорьев И.В., Жукова А.И. Оценка процессов деформирования почвы при циклическом уплотнении // Изв. вузов. Лесн. журн. 2008. № 4. С. 45–51. 

  39. Chernykh D., Steshina L., Petukhov I., Andrianov Yu., Velev D. The Approach to Training Logging Machinery Operators. Journal of Applied Engineering Science, 2023, vol. 21, no. 2, pp. 70–75. https://doi.org/10.5937/jaes0-38214

  40. Grigorev G., Dmitrieva I.N., Khitrov E. Theoretical Evaluation of Rut Depth Components Caused by Forest Soil Shear and Compaction. 20th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2020, Water Resources. Forest, Marine and Ocean Ecosystems. Sofia, 2020, pp. 763–768. https://doi.org/10.5593/sgem2020/3.1/s14.098

  41. Khitrov E., Grigorev G., Dmitrieva I.N. Theoretical Estimation of Soil Resistance to Forestry Vehicles Turning. 20th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2020, Water Resources. Forest, Marine and Ocean Ecosystems. Sofia, 2020, pp. 757–762. https://doi.org/10.5593/sgem2020/3.1/s14.097

  42. Petukhov I., Steshina L., Kurasov P., Andrianov Yu. Analysis of Factors Influencing the Performance of Cadets Trained to Operate Logging Machinery. Journal of Applied Engineering Science, 2023, vol. 21, no. 4, pp. 1132–1138. https://doi.org/10.5937/jaes0-44511

  43. Ryabukhin P.B., Kunitskaya O.A., Burgonutdinov A.M., Makuev V.A., Sivtseva T.V., Zadrauskaite N.O., et al. Improving the Efficiency of Forest Companies by Optimizing the Key Indicators of Sustainable Forest Management: A Case Study of the Far East. Forest Science and Technology, 2022, vol. 18, iss. 4, pp. 190–200. https://doi.org/10.1080/21580103.2022.2128900

  44. Shapiro V.Ya. Efficiency of Cut Configuration in Driving Tunnels with a Set of Blast Holes. Soviet Mining Science, 1989, vol. 25, pp. 379–386. https://doi.org/10.1007/BF02528560

  45. Steshina L., Petukhov I., Tanryerdiev I., Kurasov P., Glazyrin A. А New Method of Personalized Training of Logging Machine Operators. WSEAS Transactions on Systems and Control, 2020, vol. 15, pp. 113–119. https://doi.org/10.37394/23203.2020.15.13

  46. Tanryverdiev I., Petukhov I., Steshina L., Steshin I., Kurasov P., Galkin D. The Study of Accuracy of an Operator’s Perception of Geometrical Object Sizes and Shapes in the Virtual Environments. Journal of Applied Engineering Science, 2024, vol. 22, no. 4, pp. 828–834. https://doi.org/10.5937/jaes0-54575