ispltaИзвестия Санкт-Петербургской лесотехнической академииIzvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii2079-43042658-5871СПбГЛТУ10.21266/2079-4304.2022.239.191-201isplta-150Research ArticleТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОЗАГОТОВОКTECHNOLOGY AND EQUIPMENT OF LOGGING INDUSTRIESИсследование максимальной оценки коэффициента сцепления движителя с опорной поверхностьюИсследование максимальной оценки коэффициента сцепления движителя с опорной поверхностьюЗоринМ. В.ZorinM. V.

ЗОРИН Максим Владимирович – аспирант кафедры промышленного транспорта, строительства и геодезии

394087, ул. Тимирязева, д. 8, г. Воронеж

ZORIN Maksim V. – PhD student of the Department of Industrial Transport, Construction and Geodesy

394087. Timiryazev str. 8. Voronezh

mr.maks489@ya.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5493-1092ПетросянС. С.PetrosjanS. S.

ПЕТРОСЯН Сергей Суренович – соискатель кафедры технологии лесозаготовительных производств

194021, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург

PETROSYAN Sergei S. – applicant of the Department of Logging Technology

194021. Institutskii per. 5. St. Petersburg

petrosyan1974@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8542-9380КуницкаяО. А.KunickajaO. A.

КУНИЦКАЯ Ольга Анатольевна – профессор кафедры технологии и оборудования лесного комплекса, доктор технических наук

677007, ш. Сергеляхское, 3 км, д. 3, г. Якутск, Республика Саха (Якутия)

KUNITSKAYA Olga A. – DSc (Technical), Professor of the Department «Technology and equipment of the forestry complex»

677007. Sergelyakhskoe rd. 3. bld. 3. Yakutsk

ola.ola07@mail.ruМакуевВ. А.MakuevV. A.

МАКУЕВ Валентин Анатольевич – профессор кафедры транспортно-технологических средств и оборудования лесного комплекса ЛТ 7, доктор технических наук

141005, ул. 1-я. Институтская, д. 1, г. Мытищи

MAKUEV Valentin A. – DSc (Technical), Professor of the Department «Transport and technological means and equipment of the forest complex» LT 7

141005. 1st. Institutskaya str. 1. Mytishchi

makuev@mgul.ac.ruДолматовН. П.DolmatovN. P.

ДОЛМАТОВ Николай Петрович – доцент кафедры машин природообустройства, кандидат технических наук

346410, ул. Фрунзе, д. 3, г. Новочеркасск

DOLMATOV Nikolai P. – PhD (Technical), Associate Professor of the Department of Environmental Engineering

346410. Frunze str. 3. Novocherkassk

https://orcid.org/0000-0002-5574-1725ГригорьевИ. В.Grigor'evI. V.

ГРИГОРЬЕВ Игорь Владиславович – главный научный сотрудник, доктор технических наук

394087, ул. Тимирязева, д. 8, г. Воронеж

GRIGORIEV Igor V. – DSc (Technical), Chief Researcher

394087. Timiryazev str. 8. Voronezh

silver73@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4569-9508ХитровЕ. Г.KhitrovE. G.

ХИТРОВ Егор Германович – профессор кафедры технологии лесозаготовительных производств

194021, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург

KHITROV Egor G. – DSc (Technical), Professor of the Department of Logging Technology

194021. Institutskii per. 5. St. Petersburg

yegorkhitrov@gmail.comВоронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. МорозоваРоссияVoronezh State Forest Engineering University named after G.F. MorozovRussian FederationСанкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. КироваРоссияSt.Petersburg State Forest Technical UniversityRussian FederationАрктический государственный агротехнологический университетРоссияArctic State Agrotechnological UniversityRussian FederationМосковский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал)РоссияMoscow State Technical University. N.E. Bauman (Mytishchi branch)Russian FederationДонской государственный аграрный университетРоссияDon State Agrarian UniversityRussian FederationСанкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. КироваРоссияSt.Petersburg State Forest Technical UniversitRussian Federation2022250220240239191201Copyright © Зорин М.В., Петросян С.С., Куницкая О.А., Макуев В.А., Долматов Н.П., Григорьев И.В., Хитров Е.Г., 20242024Зорин М.В., Петросян С.С., Куницкая О.А., Макуев В.А., Долматов Н.П., Григорьев И.В., Хитров Е.Г.Zorin M.V., Petrosjan S.S., Kunickaja O.A., Makuev V.A., Dolmatov N.P., Grigor'ev I.V., Khitrov E.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiya-lta.spbftu.ru/jour/article/view/150

Известны теоретические зависимости, позволяющие рассчитать силу сцепления движителя с опорной поверхностью. С точки зрения практического использования, полученные результаты не удобны, поскольку для получения числовой оценки силы либо коэффициента сцепления необходимо интегрировать функцию касательного напряжения от деформации сдвига, переменной по длине пятна контакта, что представляет собой трудоемкую вычислительную задачу. Для уточнения практических оценок сцепления движителя с почвогрунтом, необходимы дальнейшие исследования, включающие в себя поиск максимального значения интеграла касательного напряжения с учетом переменного коэффициента буксования. Решению данной вычислительной задачи посвящена предлагаемая статья. Исследование основывается на методах теории движения автомобильного транспорта в условиях бездорожья. При реализации теоретических моделей используются сведения о физико-механических свойствах почвогрунтов. Расчеты выполнены в программе Maple 2017 с использованием встроенных команд высокого уровня. Анализ расчетных данных и их аппроксимация выполнены методом наименьших квадратов (МНК) с оценкой значимости коэффициентов аппроксимирующих функций. В результате выполненного исследования получены зависимости, позволяющие на практике оценить максимальное значение коэффициента сцепления движителя машины с опорной поверхностью и соответствующий ему коэффициент буксования. Уравнения учитывают физико-механические свойства почвогрунта (удельное сцепление, угол внутреннего трения и модуль сдвига) и параметры движителя (длина пятна контакта, среднее давление по пятну контакта, шаг грунтозацепов). Полагаем, что использование предлагаемых формул позволит проводить уточненный расчет тягово-сцепных свойств движителей колесных и гусеничных лесных машин, взаимодействующих с деформируемым лесным почвогрунтом.

Известны теоретические зависимости, позволяющие рассчитать силу сцепления движителя с опорной поверхностью. С точки зрения практического использования, полученные результаты не удобны, поскольку для получения числовой оценки силы либо коэффициента сцепления необходимо интегрировать функцию касательного напряжения от деформации сдвига, переменной по длине пятна контакта, что представляет собой трудоемкую вычислительную задачу. Для уточнения практических оценок сцепления движителя с почвогрунтом, необходимы дальнейшие исследования, включающие в себя поиск максимального значения интеграла касательного напряжения с учетом переменного коэффициента буксования. Решению данной вычислительной задачи посвящена предлагаемая статья. Исследование основывается на методах теории движения автомобильного транспорта в условиях бездорожья. При реализации теоретических моделей используются сведения о физико-механических свойствах почвогрунтов. Расчеты выполнены в программе Maple 2017 с использованием встроенных команд высокого уровня. Анализ расчетных данных и их аппроксимация выполнены методом наименьших квадратов (МНК) с оценкой значимости коэффициентов аппроксимирующих функций. В результате выполненного исследования получены зависимости, позволяющие на практике оценить максимальное значение коэффициента сцепления движителя машины с опорной поверхностью и соответствующий ему коэффициент буксования. Уравнения учитывают физико-механические свойства почвогрунта (удельное сцепление, угол внутреннего трения и модуль сдвига) и параметры движителя (длина пятна контакта, среднее давление по пятну контакта, шаг грунтозацепов). Полагаем, что использование предлагаемых формул позволит проводить уточненный расчет тягово-сцепных свойств движителей колесных и гусеничных лесных машин, взаимодействующих с деформируемым лесным почвогрунтом.

коэффициент буксованиятягово-сцепные свойства движителей лесных машиндвижение по бездорожьюкоэффициент буксованиятягово-сцепные свойства движителей лесных машиндвижение по бездорожьюReferencesАгейкин Я.С. Проходимость автомобилей. М.: Машиностроение, 1981. 232 с.Ageikin Ia.S. Prokhodimost avtomobilei [Vehicles off-the-road locomotion]. M.: Mashinostroenie, 1981. 232 p. (In Russ.)Гуськов А.В. Тягово-сцепные свойства и проходимость колесного движителя по грунтам со слабой несущей способностью // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. 2008. № 2. С. 63–75.Guskov A.V. Tiagovo-stsepnye svoistva i prokhodimost kolesnogo dvizhitelia po gruntam so slaboi nesushchei sposobnostiu [Tractive performance and patency of a wheeled mover on soils with a weak bearing capacity]. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. N.E. Baumana, 2008, no. 2, pp. 63–75. (In Russ.)Ларин В.В. Методы прогнозирования опорной проходимости многоосных колесных машин на местности: дис. ... д-ра техн. наук. М., 2007. 530 с.Khakhina A.M. Metody prognozirovaniia i povysheniia prokhodimosti kolesnykh lesnykh mashin: dis. ... d-ra tekhn. nauk [Methods for predicting and improving the cross-country ability of wheeled forest machines]. SPb., 2018. 318 p. (In Russ.)Лухминский В.А. Совершенствование моделей и методов прогнозирования проходимости гусеничных лесных машин: дис. … канд. техн. наук. СПб., 2018. 179 с.Khitrov E.G., Andronov A.V., Khakhina A.M., Grigorev G.V. Kompleksnaia otsenka pokazatelei vzaimodeistviia dvizhitelei mashin s lesnymi gruntami na baze metodov teorii dvizheniia transporta v usloviiakh bezdorozhia [Comprehensive assessment of indicators of the interaction of machine drivers with forest soils based on methods of the theory of traffic in off-the-road conditions]. Resources and Technology, 2021, vol. 18, no. 1, pp. 1–52. (In Russ.)Песков В.Б. Совершенствование моделей для оценки колееобразования и уплотнения почвогрунтов под воздействием движителей колесных лесных машин: дис. … канд. техн. наук. СПб., 2018. 190 с.Khitrov E.G., Kotenev E.V., Andronov A.V., Taradin G.S., Bozhbov V.E. Teoreticheskii raschet nesushchei sposobnosti sviaznogo grunta po konusnomu indeksu i mekhanicheskim svoistvam [Theoretical calculation of the bearing capacity of cohesive soil according to the cone index and mechanical properties]. Izvestiia Sankt-Peterburgskoi lesotekhnicheskoi akademii, 2019, iss. 226, pp. 111–123. (In Russ.)Устинов В.В. Оценка тягово-сцепных свойств колесных движителей лесных машин методами теории движения автотранспорта по бездорожью: автореф. дис. … канд. техн. наук. Архангельск, 2016. 20 с.Larin V.V. Metody prognozirovaniia opornoi prokhodimosti mnogoosnykh kolesnykh mashin na mestnosti: dis. ... d-ra tekhn. nauk [Methods for predicting the passability of multi-axle wheeled vehicles on the ground]. M., 2007. 530 p. (In Russ.)Хахина А.М. Методы прогнозирования и повышения проходимости колесных лесных машин: дис. ... д-ра техн. наук. СПб., 2018. 318 с.Lukhminskii V.A. Sovershenstvovanie modelei i metodov prognozirovaniia prokhodimosti gusenichnykh lesnykh mashin: dis. … kand. tekhn. nauk [Improving models and methods for predicting the cross-country ability of tracked forest machines]. SPb., 2018. 179 p. (In Russ.)Хитров Е.Г., Андронов А.В., Хахина А.М., Григорьев Г.В. Комплексная оценка показателей взаимодействия движителей машин с лесными грунтами на базе методов теории движения транспорта в условиях бездорожья // Resources and Technology. 2021. Т. 18, № 1. С. 1–52.Peskov V.B. Sovershenstvovanie modelei dlia otsenki koleeobrazovaniia i uplotneniia pochvogruntov pod vozdeistviem dvizhitelei kolesnykh lesnykh mashin: dis. … kand. tekhn. nauk [Improving models for assessing rutting and soil compaction under the influence of wheeled forestry vehicles]. SPb., 2018. 190 p. (In Russ.)Хитров Е.Г., Котенев Е.В., Андронов А.В., Тарадин Г.С., Божбов В.Е. Теоретический расчет несущей способности связного грунта по конусному индексу и механическим свойствам // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2019. Вып. 226. С. 111–123.Saarilahti M. Development of a protocol for ecoefficient wood harvesting on sensitive sites (Ecowood): Evaluation of the WES-method in assessing the trafficability of terrain and the mobility of forest tractors. University of Helsinki, Department of Forest Resource Management, 2002. 28 p.Saarilahti M. Development of a protocol for ecoefficient wood harvesting on sensitive sites (Ecowood): Evaluation of the WES-method in assessing the trafficability of terrain and the mobility of forest tractors. University of Helsinki, Department of Forest Resource Management, 2002. 28 p.Ustinov V.V. Otsenka tiagovo-stsepnykh svoistv kolesnykh dvizhitelei lesnykh mashin metodami teorii dvizheniia avtotransporta po bezdorozhiu: avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk [Evaluation of the tractive performance of wheeled movers of forest machines by methods of the theory of off-the road vehicles locomotion]. Arkhangelsk, 2016. 20 p. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.