Анализ исследований взаимодействия гусеничного движителя вездеходных машин со слабонесущим почвогрунтом

Автор: Бурмистрова Ольга Николаевна, Чемшикова Юлия Михайловна, Григорьев Игорь Владиславович, Рудов Сергей Евгеньевич, Куницкая Ольга Анатольевна

Журнал: Resources and Technology @rt-petrsu

Статья в выпуске: 1 т.17, 2020 года.

Бесплатный доступ

Лесной фонд Российской Федерации характеризуется очень большими площадями, очень слабой развитостью дорожной сети, преобладанием тяжелых почвенно-грунтовых и рельефных условий. Большие расстояния и бездорожье не отменяют необходимости проведения комплекса лесохозяйственных работ, патрулирования, борьбы с лесными пожарами, доставки персонала и различных грузов, включая персонал и грузы для вахтовых поселков. Кроме лесничеств и лесопромышленных предприятий, гусеничные вездеходы на территории лесного фонда активно используют так называемые «майнинговые» компании - предприятия нефтегазовой отрасли, строители, а также частные лица для туризма, охоты, рыбалки, и т.д. Для решения этих задач наиболее эффективны гусеничные вездеходы, которые обладают необходимой проходимостью, при необходимости - плавучестью, а также грузоподъемностью. Однако, при перемещении гусеничных вездеходов по лесным почвогрунтам они оказывают на них негативное воздействие, в виде разрушения верхних (плодородных) горизонтов - сдирания и перемешивания. Особенно вредно это воздействие в условиях северных лесов, тундры, лесотундры. В условиях особо-охраняемых природных территорий (ООПТ) лесозаготовительные работы не ведутся, однако патрулирование и доставка грузов различного назначения там также необходимы, а негативное воздействие на лесные почвогрунты должны быть сведены к минимуму. В последние годы подготовлены и защищены более десятка работ, посвященных вопросу снижения негативного воздействия колесных и гусеничных лесных машин на почвогрунты лесосек. Вместе с тем, ряд вопросов нуждается в дальнейшей проработке. Прежде всего, конструкция самих гусеничных вездеходов, и их движителей отличается от традиционных гусеничных лесных тракторов, являющихся базой для различной лесозаготовительной и лесохозяйственной техники. Эти вездеходы решают другие задачи, поэтому работают в других режимах, а часто и условиях эксплуатации. Это обуславливает несколько отличную картину их воздействия на лесные почвогрунты. В статье приведен анализ физико-механических свойств почвогрунтов, как поверхностей движения гусеничных вездеходных машин и подходов к оценке параметров взаимодействия гусеничного движителя с почвогрунтом.

Еще

Гусеничные вездеходные машины, почвогрунты, уплотнение, колееобразование

Короткий адрес: https://sciup.org/147227122

IDR: 147227122 | DOI: 10.15393/j2.art.2020.5142

Список литературы Анализ исследований взаимодействия гусеничного движителя вездеходных машин со слабонесущим почвогрунтом

Бурмистрова О. Н., Чемшикова Ю. М., Григорьев И. В., Куницкая О. А., Тамби А. А. Теоретическое обоснование параметров средощадящего движителя гусеничного вездехода // Системы. Методы. Технологии. 2019. № 2 (42). С. 81—88.
Добрецов Р. Ю., Григорьев И. В., Рудов С. Е., Тетеревлева Е. В., Чемшикова Ю. М. Увеличение подвижности гусеничных и колёсных машин // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2019. № 11. С. 4—10.
Григорьев И. В., Григорьева О. И., ЦыгароваМ. В. Вахтовые лесозаготовки. Теория и практика //Леспроминформ. 2016. № 1. С. 60—65.
Григорьев И. В., Редькин А. К., Валяжонков В. Д., Матросов А. В. Технология и оборудование лесопромышленных производств. Технология и машины лесосечных работ: учебное пособие. СПб.: ЛТА, 2010. 330 с.
Григорьева О. И. Перспективные направления повышения эффективности проведения рубок ухода за лесом // Повышение эффективности лесного комплекса: материалы Третьей Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Петрозаводск, 2017. С. 56—58.
Бурмистрова О. Н., Тетеревлева Е. В. Лёгкие вездеходы для лесного хозяйства и лесозаготовок // Материалы Международной научно-технической конференции «Транспортные и транспортно-технологические системы»/ под ред. Н. С. Захарова. Тюмень: Тюменский индустриальный университет, 2019. С. 34—37.
Чемшикова Ю. М. Гусеничные вездеходы для лесного хозяйства // Материалы Пятой Всероссийской национальной научно-практической конференции с международным участием «Повышение эффективности лесного комплекса». Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2019. С. 116—118.
Бурмистрова О. Н. , Чемшикова Ю. М. Сохранение почвенного покрова от разрушения при воздействии гусеничных движителей // Материалы Международной научно-технической конференции «Транспортные и транспортно-технологические системы» / под ред. Н. С. Захарова. Тюмень: Тюменский индустриальный университет, 2019. С. 38—41.
Корпачев В. П., Пережилин А. И. Экология лесозаготовок и транспорта леса: учебное пособие. 2-е изд, перераб. и доп. СПб.: Лань, 2018. 308 с.
ЧемшиковаЮ. М., Тетеревлева Е. В. Сравнительный анализ колёсных и гусеничных вездеходов для лесной отрасли // Материалы Пятой Всероссийской национальной научно-практической конференции с международным участием «Повышение эффективности лесного комплекса». Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2019. С. 118—119.
Анисимов Г. М. Магистральные направления научно-технического прогресса лесозаготовительной промышленности // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2003. № 169. С. 129—140.
Анисимов Г. М. Методика прогнозирования технического уровня лесосечных машин // Известия СПб ГЛТА. 2005. № 178. С. 4—10.
Божбов В. Е. Повышение эффективности процесса трелёвки путём обоснования рейсовой нагрузки форвардеров: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Архангельск: САФУ, 2015. 20 с.
Григорьев И. В., Рудов С. Е. Особенности эксплуатации колёсных лесных машин в сложных почвенно-грунтовых и рельефных условиях // Forest Engineering: материалы научно-практической конференции с международным участием. Якутск, 2018. С. 67—71.
Григорьев И. В., Чураков А. А. Российское лесное машиностроение — перспективы есть! // Лесозаготовка. Бизнес и профессия. 2017. № 4 (9). С. 54—57.
Григорьев И. В., Чураков А. А., Григорьева О. И. Перспективная конструкция вездехода для лесного хозяйства // Транспортные и транспортно-технологические системы: материалы Международной научно-технической конференции. Тюмень, 2017. С. 136—139.
Григорьев И. В., Чураков А. А., Григорьева О. И. Перспективная конструкция гусеничного форвардера // Транспортные и транспортно-технологические системы: материалы международной научно-технической конференции. Тюмень, 2017. С. 140—144.
Лухминский В. А. Совершенствование моделей и методов прогнозирования проходимости гусеничных лесных машин: дис. ... канд. техн. наук. Архангельск: С(А)ФУ, 2018. 179 с.
Анисимов Г. М., Большаков Б. М. Новые концепции теории лесосечных машин. СПб.: ЛТА, 1998. 114 с.
Агейкин Я. С. Проходимость автомобилей. М.: Машиностроение, 1981. 232 с.
Saarilahti M. Development of a protocol for ecoefficient wood harvesting on sensitive sites (Ecowood). Soil interaction model. Helsinki: University of Helsinki, Department of Forest Resource Management, 2002. 39 p.
Анисимов Г. М., Большаков Б. М. Основы минимизации уплотнения почвы трелёвочными системами. СПб.: ЛТА, 1998. 106 с.
Анисимов Г. М., Григорьев И. В., Шкрум В. Д. Определение площади почвогрунта лесосеки, уплотняемой трелёвочными системами // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2006. № 177. С. 36—42.
Песков В. Б. Совершенствование моделей для оценки колееобразования и уплотнения почвогрунтов под воздействием движителей колёсных лесных машин: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Архангельск: С(А)ФУ, 2018. 20 с.
Григорьев И. В. Снижение отрицательного воздействия на почву колёсных трелёвочных тракторов обоснованием режимов их движения и технологического оборудования. СПб.: Санкт-Петербургская лесотехническая академия, 2006. 235 с.
Бартенев И. М., Драпалюк М. В. Снижение вредного воздействия лесных тракторов и лесосечных машин на почву и насаждения // Лесотехнический журнал. 2012. № 1 (5). С. 61—66.
Герасимов Ю. Ю., Сюнёв В. С. Экологическая оптимизация технологических машин для лесозаготовок. Йоэнсуу: Университет Йоэнсуу, 1998. 178 с.
Герасимов Ю. Ю., Сюнёв В. С. Лесосечные машины для рубок ухода: комплексная система принятия решений. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 1998. 235 с.
Хахина А. М. Методы прогнозирования и повышения проходимости колёсных лесных машин: дис. ... д-ра техн. наук. Архангельск: С(А)ФУ, 2018. 318 с.
Григорьев И. В., Иванов В. А., Жукова А. И., Иванов А. В., Рудов М. Е., Свойкин Ф. В. Математическая модель влияния маневрирования трелюемой пачки древесины на почву лесосек // Системы. Методы. Технологии. 2011. № 4 (12). С. 92—96.
Дмитриева М. Н. Моделирование взаимодействия колёсного движителя малогабаритных лесных машин со слабонесущим грунтом: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Архангельск: С(А)ФУ, 2018. 20 с.
Цытович Н. А. Механика грунтов. М.: Высш. шк., 1983. 288 с.
Калистратов А. В., Хахина А. М. О дальнейших исследованиях в области взаимодействия лесных машин с почвогрунтом // Повышение эффективности лесного комплекса: материалы Второй Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвящённой 65-летию высшего лесного образования в Республике Карелия. Петрозаводск, 2016. С. 126—129.
Агейкин Я. С. Вездеходные колёсные и комбинированные движители. Теория и расчёт. М.: Машиностроение, 1972. 184 с.
Григорьев И. В., Былев А. Б., Хахина А. М., Никифорова А. И. Математическая модель уплотняющего воздействия динамики поворота лесозаготовительной машины на боковые полосы трелёвочного волока // Учёные записки Петрозаводского государственного университета. 2012. № 8-1 (129). С. 72—77.
Grigorev I., Khitrov E., Kalistratov A., Bozhbov V., Ivanov V. New approach for forest production stocktaking based on energy cost // International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management. SGEM 2014. S. 407—414.
Григорьев И. В., Макуев В. А., Былев А. Б., Хахина А. М., Григорьева О. И., Калинин С. Ю. Оценка уплотнения почвогрунта при ударных воздействиях на расстоянии от места удара // Вестник Московского государственного университета леса — Лесной вестник. 2014. Т. 18, № S2. С. 30—35.
Хитров Е. Г. Повышение эффективности трелёвки обоснованием показателей работы лесных машин при оперативном контроле свойств почвогрунта: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Архангельск: Северный (Арктический) федеральный университет им. М. В. Ломоносова, 2015. 20 с.
Хитров Е. Г., Григорьев И. В., Хахина А. М. Повышение эффективности трелёвки обоснованием показателей работы лесных машин при оперативном контроле свойств почвогрунта. СПб.: СПбГЛТУ, 2015. 146 с.
Рудов С. Е., Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Куницкая О. А., Григорьева О. И. Особенности контактного взаимодействия трелёвочной системы с мёрзлым почвогрунтом // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2019. № 1 (367). С. 106—119.
Григорьев И.В., Макуев В. А., Никифорова А. И., Хитров Е. Г., Устинов В. В., Калинин С. Ю. Исследование коэффициента сопротивления передвижению колёсных лесных машин // Вестник Московского государственного университета леса — Лесной вестник. 2014. Т. 18, № S2. С. 36—41.
Григорьев И. В., Макуев В. А., Шапиро В. Я., Рудов М. Е., Никифорова А. И. Расчёт показателей процесса уплотнения почвогрунта при трелёвке пачки хлыстов // Вестник Московского государственного университета леса — Лесной вестник. 2013. № 2. С. 112— 118.
ДмитриеваМ. Н., Григорьев И. В., Рудов С. Е. Анализ исследований взаимодействия колёсного движителя лесных машин со слабонесущим почвогрунтом // Resources and Technology. 2019. Т. 1, № 16. С. 10—39.
Cuong D. M., Zhu S., Ngoc N. T. Study on the variation characteristics of vertical equivalent damping ratio of tire-soil system using semi-empirical model // Journal Terramech. 2014. Vol. 51. P. 67—80. URL: https://doi.org/10.1016/jjterra.2013.10.002.
Ding L., Gao H., Deng Z., Li Y., Liu G. New perspective on characterizing pressure-sinkage relationship of terrains for estimating interaction mechanic // Journal Terramech. 2014. Т. 52. P. 57—76. URL: https://doi.org/10.1016/jjterra.2014.03.001.
Ding L., Yang H., Gao H., Li Y., Deng Z., Guo J. et al. Terramechanics-based modeling of sinkage and moment for in-situ steering wheels of mobile robots on deformable terrain // Mech. Mach. Theory. 2017. Т. 116. P. 14—33. URL: https://doi.org/ 10.1016/j.mechmachtheory.2017.05.011.
Беккер М. Г. Введение в теорию систем «местность — машина»: пер. с англ. / под ред. В. В. Гуськова. М.: Машиностроение, 1973. 520 с.
Wong J. Y. Theory of Ground Vehicles. John Wiley & Sons, 2008.
Wong J. Y. Terramechanics and Off-road Vehicle Engineering: Terrain Behaviour, Off-road Vehicle Performance and Design. Oxford: Butterworth — Heinemann, 2009.
Ксеневич И. П., Скотников В. А., Ляско М. И. Ходовая система «почва — урожай». М.: Агропромиздат, 1985. 304 с.
Русанов В. А. Проблема переуплотнения почв движителями и эффективные пути её решения. М.: Изд-во ВИМ, 1998. 360 с.
Котиков В. М. Теория и конструкция машин и оборудования отрасли (колёсные и гусеничные машины). М.: МГУЛ, 2007. Т. 1. 353 с.
Grigorev I., Ivanov V., Stepanishcheva M., Burmistrova O. Validation of ecological efficiency assessment for forest management methodology // International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management. SGEM 2014. P. 521—528.
Агейкин Я. С., Вольская H. С. Проблемы представления характеристик грунтов в математических моделях движения колёсных машин // Вестник Московского государственного технического университета им. H. Э. Баумана. Серия: Машиностроение. 2005. № 1. С. 44—53.
Агейкин Я. С. Проходимость автомобиля. М.: Машиностроение, 1981. 232 с.
Grigorev I., Burmistrova O., StepanishchevaM., Gasparian G. The way to reduce ecological impact on forest soils caused by wood skidding // International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management. SGEM 2014. P. 501—508.
Ivanov V., Stepanishcheva M., Khitrov E., Iliushenko D. Theoretical model for evaluation of tractive performance of forestry machine's wheel // International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management. SGEM 18. 2018. P. 997— 1003.
Ivanov V. A., Grigorev I. V., Gasparyan G. D., Manukovsky A. Y., Zhuk A. Yu., Kunitskaya O. A., Grigoreva O. I. Environment-friendly logging in the context of water logged soil and knob-and-ridge terrain // Journal of Mechanical Engineering Research and Developments. 2018. Т. 41, № 2. P. 22—27.
Kochnev A., Khitrov E. Theoretical models for rut depth evaluation after a forestry machine's wheel Passover // International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management. SGEM 18. 2018. P. 1005—1012.
Manukovsky A. Y., Grigorev I. V., Ivanov V. A., Gasparyan G. D., Lapshina M. L., Makarova Yu. A., Chetverikova I. V., Yakovlev K. A., Afonichev D. N., Kunitskaya O. A. Increasing the logging road efficiency by reducing the intensity of rutting: mathematical // Journal of Mechanical Engineering Research and Developments. 2018. Т. 41, № 2. P. 35—41.
Лисов В. Ю. Повышение работоспособности трасс трелёвки путём снижения интенсивности колееобразования: дис. ... канд. техн. наук. Архангельск: С(А)ФУ, 2014. 179 с.
Шапиро В. Я., Григорьева О. И., Григорьев И. В., Григорьев М. Ф. Теоретическое исследование процесса разрушения массива грунта сферическими ножами при использовании комбинированных конструкций грунтомётов для тушения лесных пожаров // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2018. № 1 (361). С. 61— 69.
Калистратов А. В. Моделирование циклического уплотнения в задачах снижения негативного воздействия лесных машин на почвогрунт: автореф. ... дис. канд. техн. наук. Архангельск: САФУ, 2016. 20 с.
Рудов С. Е., Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Куницкая О. А., Григорьева О. И. Вариационный метод расчёта параметров взаимодействия трелёвочной системы с массивом мёрзлых и оттаивающих почвогрунтов // Системы. Методы. Технологии. 2019. № 1 (41). С. 68—77.
Хахина А. М., Григорьев И. В. Анализ зарубежных математических моделей взаимодействия движителей лесных машин с поверхностью движения // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2017. Т. 5, №10 (Зб). С. 54S—551.
Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Лепилин Д. В., Жукова А. И. Моделирование уплотнения почвогрунта в боковых полосах трелёвочного волока с учётом изменчивости трассы движения // Учёные записки Петрозаводского государственного университета. 2010. № б (111). С. б1—б4.
Котенев E. В., Песков В. Б., Xитpов E. Г. Нормы выработки комплексов машин сортиментной заготовки древесины // Леса России: политика, промышленность, наука, образование: материалы Третьей международной научно-технической конференции. СПб.: СПбГЛТУ, 2018. С. 1S7—1S9.
Grigorev I., Nikiforova A., Khitrov A., Ivanov V., Gasparian G. softwood harvesting and processing problem in Russian Federation // International Multidisciplinary scientific GeoConference surveying Geology and Mining Ecology Management. sGEM 2014. P. 443—446.
Дмитриева М. Н., Григорьев И. В., Лухминский В. А., Казаков Д. П., Xахина А. М. Экспериментальные исследования конусного индекса и физико-механических свойств заболоченного грунта //Лесотехнический журнал. 2017. Т. 7, № 4 (28). С. 167—174.
Rudov s., shapiro V., Grigorev I., Kunitskaya O., Druzyanova V., Kokieva G., Filatov A., sleptsova M. , Bondarenko A. , Radnaed D. specific features of influence of propulsion plants of the wheel-tyre tractors upon the cryomorphic soils, soils, and soil grounds // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2019. Т. 10, № 1. P. 2052—2071.
Zhuk A. Yu., Hahina A. M., Grigorev I. V., Ivanov V. A., Gasparyan G. D., Manukovsky A. Y., Kunitskaya O. A., Danilenko O. K., Grigoreva O. I. Modelling of indenter pressed into heterogeneous soil // Journal of Engineering and Applied Sciences. 2018. Т. 13, № sS. P. б419— 6430.
Лепилин Д. В. Оценка влияния поворотов трелёвочного трактора на уплотнение почвогрунтов лесосеки: автореф. дис. . канд. техн. наук. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2011. 22 с.
Никифорова А. И., Китров E. Г., Пелымский А. А., Григорьева О. И. Определение осадки при движении лесозаготовительной машины по двуслойному основанию // Учёные записки Петрозаводского государственного университета. 2014. № 2 (139). С. S7—91.
Рудов М. E. Оценка влияния трелюемой пачки лесоматериалов на уплотнение лесного почвогрунта: автореф. дис. . канд. техн. наук. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2015. 20 с.
Устинов В. В. Оценка тягово-сцепных свойств колёсных движителей лесных машин методами теории движения автотранспорта по бездорожью: автореф. дис. . канд. техн. наук. Архангельск: САФУ, 2016. 20 с.
Grigorev M. F., Grigoreva A. I., Grigorev I. V., Kunitskaya O. A., stepanova D. I., savvinovaM. s., sidorov M. N., Tomashevskaya E. P., Burtseva I. A., Zakharova O. I. Experimental findings in forest soil mechanics // EurAsian Journal of BioSciences. 2018. Т. 12, № 2. P. 277—2S7.
Xитpов E. Г., Песков В. Б., Казаков Д. П., Божбов В. E., Степанищева М. В. Метод решения задачи о вдавливании штампа-движителя в неоднородный массив грунта // Системы. Методы. Технологии. 2018. № 2 (38). С. 116—120.
Рудов С. E., Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Куницкая О. А., Григорьева О. И. Оценка несущей способности мёрзлого и оттаявшего грунта при неполной информации о состоянии его взаимодействия с трелёвочной системой // Системы. Методы. Технологии. 2019. № 2 (42). С. S0—S6.
Рудов С. E., Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Куницкая О. А., Григорьева О. И. Математическое моделирование процесса уплотнения мёрзлого почвогрунта под воздействием лесных машин и трелёвочных систем // Системы. Методы. Технологии. 2018. № 3 (39). С. 73— 78.
Рудов С. Е., Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Куницкая О. А., Григорьева О. И. Особенности взаимодействия трелёвочной системы с оттаивающим почвогрунтом // Лесной вестник. Forestry Bulletin. 2019. Т. 23, № 1. С. 52—61.
Зайчик М. И., Орлов С. Ф. Проектирование и расчёт специальных лесных машин. М.: Лесн. пром-сть, 1976. 208 с.
Хитров Е. Г., Бартенев И. М. Влияние угла поперечного наклона поверхности качения на тягово-сцепные свойства колёсного движителя // Лесотехнический журнал. 2016. Т. 6, № 4 (24). С. 225—232.
Хитров Е. Г., Бартенев И. М. Расчёт глубины колеи колёсного движителя лесных тракторов на склонах //Лесотехнический журнал. 2016. Т. 6, № 4 (24). С. 233—239.
Григорьев И. В., Шапиро В. Я., Рудов М. Е., Никифорова А. И. Математическая модель уплотнения почвы комлями пачки хлыстов при их трелёвке // Учёные записки Петрозаводского государственного университета. 2012. № 6 (127). С. 65—69.
Бленд Д. Теория линейной вязко-упругости. М.: Мир, 1965. 200 с.
Irani R A., Bauer R. J., Warkentin A. A dynamic terramechanic model for small lightweight vehicles with rigid wheels and grousers operating in sandy soil // Journal Terramech. 2011. Т. 48. P. 307—318. URL: https://doi.org/10.1016/jjterra.20n.05.001.
Grigorev I., KhitrovE., Kalistratov A., StepanishchevaM. Dependence of filtration coefficient of forest soils to its density // International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management. SGEM 2014. P. 339—344.
Бобжов В. Е., Калистратов А. В., СтепанищеваМ. В. Исследование модуля деформации лесной почвы в сосновых древостоях с учётом действия боковых корней // Системы. Методы. Технологии. 2014. № 2 (22). С. 187—190.
Григорьев И. В., Никифорова А. И., Пелымский А. А., Хитров Е. Г., Хахина А. М. Экспериментальное определение времени релаксации напряжений лесного грунта // Учёные записки Петрозаводского государственного университета. 2013. № 8 (137). С. 77—80.
Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Жукова А. И., Иванов В. А. Исследование механических процессов циклического уплотнения почвогрунта при динамических нагрузках // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2008. № 1. С. 163—175.

Еще

Статья научная