Формализованная модель перемещения почвы по поверхностям рабочих органов лесного плуга для образования микроповышений

Ведение интенсивного лесного хозяйства в зоне бореальных лесов, занимающих около трети площади всех лесонасаждений в мире, подразумевает проведение качественных лесовосстановительных работ на данных площадях вследствие активной лесозаготовки. Вследствие повышенного атмосферного увлажнения и низкого уровня испарения определенную часть почвенных профилей бореального пояса занимают переувлажненные или временно переувлажняемые почвы, где лесовосстановление ведется по специальной технологии: посадочный материал высаживается в дискретные или линейные микроповышения, в качестве которых могут выступать холмики, площадки, гребни или пласты, создаваемые лесными плугами. Поэтому разработка современных конструкций лесных плугов для эффективной работы на почвах с высокой степенью увлажнения – важная задача для отечественного лесного машиностроения. Для определения оптимальных конструктивных и технологических параметров проектируемого плуга целесообразно использовать методы математического моделирования и последующей оптимизации. Целью работы является обоснование базовых соотношений формализованной модели процесса перемещения почвы по рабочим поверхностям полувинтового отвала и сферического диска лесного плуга при формировании линейного микроповышения. Этапы протекания процесса перемещения почвенных масс, согласно вербальной модели работы плуга, разбиты на блоки: подрезание пласта почвы лемехом корпуса, оборот пласта отвалом корпуса и переход почвенного объема на сферический диск с последующим сходом почвы с него для укладки в микроповышение. Для каждого блока модели выполнено формализованное описание происходящих процессов с использованием общепринятых физико-механических свойств обрабатываемой почвенной среды. Последующая реализация модели в виде программного комплекса для проведения вычислительных экспериментов позволяет оценить соответствие нормативам геометрических размеров поперечного профиля создаваемого микроповышения при различных конструктивных и технологических параметрах лесного плуга, а также затрачиваемую номинальную тяговую мощность трактора, достаточную для подрезания и перемещения по поверхности полувинтового отвала пласта переувлажненной почвы.

1. Бартенев И.М., Петков А.Ф., Камалова Н.С. Математическая модель рабочего процесса ротора-метателя лесопожарной грунтометательной машины // Лесотехнический журнал. 2021. Т. 11, № 1(41). С. 172–180. DOI 10.34220/issn.2222-7962/2021.1/16.

2. Винокуров В.Н., Силаев Г.В. Лесохозяйственные машины и их применение: текст лекций. М.: МГУЛ, 1999. 234 с.

3. Гончаров П.Э., Бартенев И.М., Драпалюк М.В., Шавков М. Теория и конструкция технологических машин и оборудования лесного хозяйства // Машины и механизмы в лесном и лесопарковом хозяйстве : лабораторный практикум. ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». Воронеж, 2014. 127 с.

4. Готье С., Бернье П., Куулувайнен Т., Швиденко А., Щепащенко Д. Бореальные леса и глобальные изменения // Устойчивое лесопользование. 2016. № 2(46). С. 2–7.

5. Дедков В.К. Моделирование как основа научно-технического прогресса // Надежность и качество : тр. Междунар. симпозиума. 2013. Т. 1. С. 19–22.

6. Дручинин Д.Ю., Попов М.А. К вопросу создания микроповышений при проведении лесовосстановления в условиях временно переувлажняемых почв // Актуальные проблемы развития лесного комплекса : матер. XIX Междунар. науч.-технич. конф. Вологда: Вологодский государственный университет, 2021. С. 48–53.

7. Калашников Н.П., Смондырев М.А. Основы физики. В 2 т. Т. 1. М.: Лаборатория знаний, 2017. 545 с.

8. Кутьков Г.М. Тракторы и автомобили: теория и технологические свойства. М.: Инфра-М, 2014. 506 с.

9. Мальков М.В., Олейник А.Г., Федоров А.М. Моделирование технологических процессов: методы и опыт // Труды Кольского научного центра РАН. 2010. № 3(3). С. 93–101.

10. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий / пер. с англ. Р.Г. Вачнадзе. М.: Радио и связь, 1993. 278 с.

11. Филипчук А.Н., Малышева Н.В., Золина Т.А., Югов А.Н. Бореальные леса России: возможности для смягчения изменения климата // Лесохозяйственная информация. 2020. № 1. С. 92–114. DOI 10.24419/LHI.2304-3083.2020.1.10.