Методика определения силовых характеристик копания почвы рабочим органом выкопочного оборудования при заготовке крупномерного посадочного материала

Крупномерный посадочный материал – особый вид продукции лесных и декоративных питомников, активно применяемый в озеленительных и ландшафтных работах. В лесном хозяйстве саженцы-крупномеры имеют перспективу применения для создания лесосеменных плантаций и реконструкции лесных насаждений в городской черте. При заготовке крупномеров требуется применение специального выкопочного оборудования, позволяющего механизированно получить саженцы с сохранением прикорневого почвенного кома при выкопке. Целью работы является разработка методики определения главного момента сил сопротивления рабочего органа выкопочного оборудования, который в процессе подкопки растения совершает вращательное движение вокруг неподвижной оси. Определение главного момента сил сопротивления любой почвенной структуры, в том числе и с растительными включениями (например, корнями), подразумевает реализацию серии экспериментальных исследований. Силы сопротивления почвы изменяются в зависимости от положения подкапывающего рабочего органа, для математического описания процесса поворота которого используется дифференциальное уравнение изменения кинетического момента. При этом в течение одного цикла (поворота рабочего органа) экспериментально определяются сила давления в гидроцилиндре и скорость поршня гидроцилиндра. На основании выполненных лабораторных экспериментов для разработанной выкопочной машины выполнен расчет зависимостей ряда основных кинематических и силовых характеристик: угла поворота, угловой скорости, углового ускорения и момента силы сопротивления грунта относительно оси вращения рабочего органа. Разработанная методика применима для оценки силовых характеристик и других сходных по рабочему процессу технологических машин (землеройные, дорожно-строительные и т.д.). Полученные по итогам расчетов данные возможно использовать для выполнения оптимизации конструктивных параметров разрабатываемой техники.

1. Берестов Е.И., Стригоцкая А.П. Теоретические основы расчета сопротивлений при косом резании грунта // ИВУЗ. Строительство. 2003. №4 (532). С. 101–107.

2. Бурый Г.Г., Щербаков В.С., Скобелев С.Б., Ковалевский В.Ф. Совершенствование конструкции ковша гидравлического экскаватора // Вестник Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета. 2019. Т. 16, №3 (67). С. 202–213. DOI: 10.26730/1816-4528-2019-2-46-51.

3. Бурый Г.Г., Потеряев И.К., Скобелев С.Б., Ковалевский В.Ф. Сравнение процесса копания стандартным ковшом экскаватора и ковшом новой конструкции // Горное оборудование и электромеханика. 2020. №1 (147). С. 37–44. DOI: 10.26730/1816-4528-2020-1-37-44.

4. Ветров Ю.А. Резание грунтов землеройными машинами: учеб. пособие. М.: Машиностроение, 1971. 357 с.

5. Горячкин В.П. Собрание сочинений в трех томах. Т. 1 /под ред. Н.Д. Лучинского. М.: Колос, 1965. 720 с.

6. Домбровский Н.Г. Землеройные машины. Т. 1: учеб. пособие. М.: Госстройиздат, 1961. 651 с.

7. Драпалюк М.В., Дручинин Д.Ю. Патент на полезную модель № 99277 U1 РФ, МПК A01C 11/00. Выкопочная машина: № 2010111038/12. Заявл. 23.03.2010, опубл. 20.11.2010.

8. Дручинин Д.Ю. Механизация перспективного способа выкопки крупномерных саженцев с комом почвы // Вестник КрасГАУ. 2011. №6 (57). С. 132–134.

9. Дручинин Д.Ю. Создание лесосеменных плантаций с использованием крупномерного посадочного материала // Повышение эффективности лесного комплекса: мат. Шестой Всерос. нац. науч.-практ. конф. с межд. уч. Петрозаводск, 2020. С. 57–59.

10. Зеленин А.Н., Баловнев В.И., Керов И.П. Машины для земляных работ. М.: Машиностроение, 1975. 422 с.

11. Коротков В.Н. Основные концепции и методы восстановления природных лесов Восточной Европы // Russian Journal of Ecosystem Ecology. 2017. Т. 2, № 1. С. 1–18. DOI: 10.21685/2500-0578-2017-1-1.

12. Литвяков М.К. Озеленение лесными деревьями (сортиментация древесного посадочного материала, его получение и использование). Ростов: Кн. изд-во, 1976. 144 с.

13. Резник Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчёта режущих аппаратов: монография. М.: Машиностроение, 1975. 311 с.

14. Юдина Н.В., Лысова Е.П., Парамонова О.Н. Разработка методического подхода к формированию и выбору пояса «зеленого каркаса» при обеспечении экологической безопасности городов // Инженерный вестник Дона. 2020. №4 (64). С. 33.

15. Яблонский А.А. Курс теоретической механики. Ч. 2: Динамика. М.: Высшая школа, 1977. 430 с.

16. Kumar A.M. Transplantation of Trees-An Informative Manual for Freshers. Bengaluru: IWST, 2022. 80 p.