Анализ частоты колебаний вертикально удерживаемого дерева на виброподвесе

В статье приводится анализ частоты колебаний вертикально удерживаемого дерева разной высоты на виброподвесе, который позволяет определить условия, при которых вертикальное дерево сохранит свою устойчивость. Были рассмотрены механические системы в виде математического и физического перевернутых маятников. В расчете при максимальной идеализации вся масса вертикально удерживаемого дерева была сосредоточена в его центре тяжести. В расчете на основе физического маятника в первом случае идеализация дерева была проведена в виде равномерного распределения массы ствола и вершины дерева по высоте, во втором случае рассматривалась система с известным моментом инерции дерева при валке относительно его спила. Проведенный анализ показал, что оптимальные значения частоты колебаний деревьев различной высоты - у системы на основе физического маятника с известным моментом инерции относительно спила. Например, для деревьев высотой от 6 до 18 м при максимальной амплитуде колебаний 0,4 значения минимально необходимых колебаний варьируются от 12,2 Гц до 21,2 Гц, что на 21% меньше значений расчета на основе физического маятника в виде однородного стержня или на 26 % меньше значений расчета системы на основе математического маятника. Также полученные графики частоты колебаний показывают, что при амплитуде колебаний начиная от 0,4 м и выше разница частоты колебаний деревьев различной высоты становится минимальной, и появляется возможность подбора на практике элементов вибропривода для деревьев различных параметров.

1. Андронов А.В., Зверев И.А., Тюрина М.С., Тарадин Г.С., Михайлов О.А. Модели формирования основных параметров колесных узкозахватных валочно-пакетирующих машин фронтального типа // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2022. № 241. С. 184-195. DOI: 10.21266/2079-4304.2022.241.184-195

2. Бутиков Е.И. Стабилизация перевернутого маятника (60 лет маятнику Капицы) // Компьютерные инструменты в образовании. 2010. № 5. С. 39-51.

3. Жуков А.В., Асмоловский М.К., Мохов С.П. Эксплуатационные испытания узкозахватных валочных машин на рубках ухода // Труды Белорусского государственного технологического университета. Серия 2. Лесная и деревообрабатывающая промышленность. 1997. № 5. С. 43-48.

4. Жуков А.В., Гороновский А.Р., Мохов С.П., Клоков Д.В. Определение основных параметров динамических систем «Лесная машина - предмет труда»: учеб. пособие. Минск: БГТУ, 2001. 48 с.

5. Панченко В.А., Дубровин В.С. Механика. Теоретическая механика, техническая механика: учеб. пособие. М.: Российский университет транспорта (МИИТ), 2018. 191 с.

6. Патент 2010125781/21 РФ, Захватно-срезающее устройство №100874 / Сидыганов Ю.Н., Онучин Е.М., Ласточкин Д.М. Опубл. 10.01.2011. Бюл. № 1.

7. Патент 2023111991 РФ, Захватно-срезающее устройство №2810547 / Ласточкин Д.М., Медяков А.А., Осташенков А.П. Опубл. 27.12.2023. Бюл. № 36.

8. Сидыганов Ю.Н., Онучин Е.М., Ласточкин Д.М. Модульные машины для рубок ухода и лесовосстановления: монография. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2008. 336 с.

9. Lastochkin D.M., Onuchin E.M., Medyakov A.A., Kostromin D.V., Ostashenkov A.P. Study of parameters of elements of a felling head for lifting and moving trees for the purpose of clearing agricultural lands and agroforestry // Journal of Applied Engineering Science. 2017. Т.15. № 3. P. 247-257. DOI: 10.5937/jaes15-13713.