Обоснование параметров лесопожарного грунтомета-полосопрокладывателя с гидроприводом вырезных дисковых рабочих органов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.01, кандидат наук Шерстюков Никита Александрович

• Шерстюков Никита Александрович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Шерстюков Никита Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Современные технологии и технические средства для создания противопожарных минерализованных полос

1.2 Анализ исследований рабочих процессов технологических машин и орудий с гидроприводом активных рабочих органов

1.3 Выводы

1.4 Цель и задачи исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ЛЕСО-ПОЖАРНОГО ГРУНТОМЕТА-ПОЛОСОПРОКЛАДЫВАТЕЛЯ С ГИДРОПРИВОДОМ ВЫРЕЗНЫХ ДИСКОВЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ

2.1 Обоснование конструктивно-технологической схемы лесопожарного поло-

сопрокладывателя с гидроприводом вырезных дисковых рабочих органов

2.2 Моделирование взаимодействия вырезных сферических дисков с почвенной средой при прокладке противопожарных полос

2.3 Представление в модели гидропривода вырезных дисков

2.4 Особенности решения математической модели рабочего процесса вырезного диска

2.5 Влияние параметров вырезных дисков на динамические, энергетические и качественные показатели рабочего процесса

2.6 Выводы

3. МЕТОДИКА И АППАРАТУРА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Программа экспериментальных исследований

3.2 Оборудование и методика экспериментальных исследований

3.3 Методика проведения исследований в лабораторных условиях по определению энергетических показателей на основе теории планирования полного факторного эксперимента

3.4 Методика определения качественных показателей экспериментального образца полосопрокладывателя в полевых условиях

3.5 Выводы

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНО-ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Определение динамических и энергетических показателей лесопожар-

ного полосопрокладывателя с гидроприводом вырезных дисковых рабочих органов в лабораторных условиях

4.2 Результаты исследования рабочих процессов на основе метода полно-факторного эксперимента

4.3 Определение качественных показателей рабочего процесса дисковых рабочих органов

4.4 Выводы

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОБРАЗЦА

5.1 Определение показателей эффективности экспериментального образца

в полевых условиях

5.2 Технико-экономическое обоснование опытного образца

5.3 Выводы

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А Расчет технико-экономической эффективности лесопожар-

ного полосопрокладывателя

Приложение Б Акты внедрения в производство

Приложение В Статистические характеристики

Приложение В Патент на изобретение и свидетельства ЭВМ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование параметров лесопожарного грунтомета-полосопрокладывателя с гидроприводом вырезных дисковых рабочих органов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. В настоящее время в лесном хозяйстве важнейшей проблемой является эффективное проведение предупредительных и лесопожарных работ. Противопожарные минерализованные полосы прокладывают различными плугами: ПКЛ-70; ПЛ-1; ПЛШ-1,2; ПЛП-135; ПДП-1,2; ПДМ-1,7; канавокопателями; дисковыми боронами БДНТ-2,2; БДСТ-2,5 и другими. Наибольшей эффективностью обладают специальные фрезерные полосо-прокладыватели ПФ-1 и грунтометы ГТ-3, но они энергоемки и механический привод обладает низкой надежностью при встрече рабочих органов с препятствиями. В последнее время появились грунтометы-полосопрокладыватели с подготовкой почвенного вала перед фрезами-метателями. Для этих целей используются диски со сплошным лезвием, которые недостаточно рыхлят пласты почвы. Диски с вырезной режущей кромкой лучше заглубляются в почву и более полно разрыхляют пласт. Перспективным направлением является применение гидропривода дисковых рабочих органов. Проведенные исследования рабочих процессов лесопожарных грунтометательных машин недостаточно полно раскрывают процесс взаимодействия с почвой вырезных дисковых рабочих органов с принудительным вращением от гидропривода, а также их влияния на эффективность рабочих процессов. Поэтому необходимо проведение дополнительных исследований по совершенствованию технологии создания минерализованных полос для предупреждения и тушения лесных низовых пожаров и разработке новых конструкций лесопожарных машин с гидроприводом вырезных дисковых рабочих органов. Таким образом, тема диссертационной работы для лесного хозяйства является актуальной и востребованной. Диссертационные исследования рабочих процессов лесопожарного грунтомета-полосопрокладыва-теля с гидроприводом вырезных дисковых рабочих органов проведены при выполнении госбюджетной НИР кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» на тему «Разработка и обоснование па-

раметров рабочих органов грунтометательной машины для тушения низовых пожаров»», шифр: 116092210006, сроки выполнения с 2016 по 2020 гг.

Степень разработанности темы исследования. Исследованиям рабочих процессов почвообрабатывающих машин и орудий для предупреждения и тушения лесных пожаров посвятили свои работы многие ученые: А.Н. Чукичев, Ю.А Добрынин, И.М. Бартенев, М.В. Драпалюк, В.И. Казаков, И.В. Григорьев, И.С. Федорченко, Д.В. Есков, С.В. Фокин, Н.А. Коршунов, П.Э. Гончаров, и др. Вопросами динамики гидропривода активных рабочих органов занимаются А.Т. Рыбак, В.И. Посметьев, П.И. Попиков, и др.

Анализ выполненных исследований показал, что эффективность создания минерализованных полос можно повысить за счет предварительной подготовки почвенного вала перед фрезами-метателями, разбрасывающих полученный поч-вогрунт в нужном направлении, поэтому разработка и создание лесопожарного грунтомета-полосопрокладывателя с гидроприводом вырезных дисковых рабочих органов требует дополнительных исследований, направленных на изучение процесса взаимодействия с почвой вырезных дисковых рабочих органов с принудительным вращением от гидропривода, а также их влияния на эффективность рабочих процессов.

Цель и задачи исследования. Повышение эффективности рабочих процессов лесопопожарного грунтомета-полосопрокладывателя за счет обоснования параметров вырезных дисковых рабочих органов с гидроприводом при подготовке почвенного вала перед фрезами-метателями.

Исходя из поставленной цели, были сформированы следующие задачи:

1. Усовершенствовать рабочий процесс лесопопожарного грунтомета-полосопрокладывателя, за счет более качественной подготовки почвенного вала перед фрезами-метателями, повышения производительности и дальности выброса грунта.

2. Разработать математическую модель рабочих процессов вырезных дисковых рабочих органов с гидроприводом для оценки его влияния на динамические и качественные показатели лесопопожарного грунтомета-полосопроклады-

вателя;

3. Установить зависимость между динамическими и качественными показателями рабочих процессов лесопопожарного грунтомета- полосопрокладыва-теля с гидроприводом вырезных дисковых рабочих органов.

4. Провести технико-экономическую оценку рабочих процессов лесопопо-жарного грунтомета-полосопрокладывателя с гидроприводом вырезных дисковых рабочих органов с новой компоновкой и разработать рекомендации для внедрения в производство.

Объектом исследования являются вырезные дисковые рабочие органы со съемной режущей кромкой с принудительным вращением от гидропривода,

Предметом исследования являются качественные и энергетические показатели рабочих процессов вырезных дисков с гидроприводом грунтомета-полосопрокладывателя.

Научная новизна работы:

1. Усовершенствован рабочий процесс лесопопожарного грунтомета-полосопрокладывателя, отличающийся повышением качества подготовки почвенного вала перед фрезами-метателями вырезными дисками с гидроприводом, производительности и дальности выброса грунта.

2. Разработана математическая модель взаимодействия вырезных дисков с лесной почвой, отличающаяся учетом влияния гидропривода и параметров рабочих органов на динамические и качественные показатели лесопожарного грунтомета-полосопрокладывателя.

3. Получены зависимости динамических и качественных показателей рабочих процессов, отличающиеся обоснованными параметрами и режимами работы лесопожарного грунтомета-полосопрокладывателя.

4. Проведена технико-экономическая оценка рабочих процессов лесопо-пожарного грунтомета-полосопрокладывателя с гидроприводом вырезных дисковых рабочих органов с новой компоновкой, отличающиеся повышением производительности и дальности выброса грунта.

Теоретическая часть работы состоит в уточнении основных положений

теории взаимодействия вырезных дисков с почвой; в создании физико-математической модели, описывающей работу лесопожарного полосопрокладывате-ля, получении теоретических зависимостей, которые отражают влияние параметров вырезных сферических дисков, динамики гидропривода, компоновки сферических дисков и физико-механических свойств почвогрунта на качественные и энергетические показатели рабочего процесса.

Практическая значимость работы состоит в разработке и изготовлении экспериментального образца лесопожарного полосопрокладывателя с гидроприводом вырезных дисковых рабочих органов, а также программ для ЭВМ, с помощью которых можно обоснованно подходить к выбору режимов работы и основных параметров гидропривода рабочих органов лесопожарного полосопрокладывателя. Полученные результаты работы внедрены в Воронежском ле-сопожарном центре, ООО «Сталь-Синтез» и в учебном процессе Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова» при подготовке бакалавров и магистров.

Методологическая, теоретическая и эмпирическая база исследования.

При диссертационном исследовании базой являлись труды ученых в области лесного хозяйства. В ходе теоретических исследований применялись методы математического моделирования и численного решения дифференциальных уравнений. Моделирование взаимодействия рабочих органов с почвогрунтом выполнялось на основе метода динамики частиц. При проведении экспериментальных исследований использовались современная тензометрическая аппаратура и методы статистической обработки опытных данных.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Рабочий процесс лесопопожарного грунтомета-полосопрокладывателя, позволяющий повысить качество подготовки почвенного вала перед фрезами-

метателями вырезными дисками с гидроприводом, производительность и дальность выброса грунта.

2. Математическая модель взаимодействия вырезных дисков с лесной почвой, позволяющая обосновать влияние гидропривода и компоновки рабочих органов на динамические и качественные показатели лесопожарного грунтомета-полосопрокладывателя.

3. Зависимости динамических и качественных показателей рабочих процессов, позволяющие обосновать параметры и режимы работы разработанного лесопожарного грунтомета-полосопрокладывателя.

4. Технико-экономическая оценка рабочих процессов лесопопожарного грунтомета-полосопрокладывателя с гидроприводом вырезных дисковых рабочих органов с новой компоновкой, обеспечивающая повышение производительности и дальности выброса грунта.

Степень достоверности и апробация результатов работы. Достоверность результатов диссертации подтверждается большим объемом выполненных теоретических и экспериментальных исследований, обеспечивших высокую сходимость результатов исследований рабочих процессов лесопожарного полосопрокладывателя с гидроприводом вырезных дисков; применением современных методов статистической обработки результатов экспериментов.

Основные результаты диссертационной работы освещены на конференциях: международных научно-технических конференциях «Механика технологических процессов в лесном комплексе» (Воронеж, 2014 г), «Эколого-ресурсо-сберегающие технологии и системы в лесном и сельском хозяйстве» (Воронеж, 2014г.), «Энергоэффективность и энергосбережение в современном производстве и обществе» (г. Воронеж, 2018, 2020 гг.), национальной научно-практической конференции «Современные проблемы прикладных и фундаментальных исследований в лесном хозяйстве и природопользовании» (Воронеж, 2018 г.), а также ежегодных научно-практических конференциях ВГЛТУ (2014-2022 гг.).

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Содержание диссертации и результаты научных исследований, соответствуют п. 5

«Обоснование и оптимизация параметров и режимов работы лесозаготовительных и лесохозяйственных машин» паспорта научной специальности 05.21.01 -Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства.

Личный вклад автора заключается в проведении анализа литературных и патентных источников, разработке новой конструкции и изготовлении экспериментального образца лесопожарного полосопрокладывателя, проведении теоретических исследований и полевых экспериментов, обработке результатов экспериментальных исследований, а также подготовке результатов исследования к опубликованию в открытой печати.

Публикации. Материалы диссертационного исследования опубликованы в 16 работах, в т.ч. 7 публикаций в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнау-ки РФ, 1 статья в издании, входящем в базу данных Scopus, 1 патент на изобретение и 2 свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объем работы. В структуру диссертации входит введение, пять глав основного текста, основные выводы и рекомендации, а также библиографический список и приложения. Общий объем работы составил 131 страницу печатного текста, из них основного текста - 105 страниц, библиографический список и приложения - 23 страницы. Работа включает 68 рисунков, 9 таблиц и 103 использованных источника, 9 из которых иностранные.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Современные технологии и технические средства для создания противопожарных минерализованных полос

Защита лесных массивов от пожаров осуществляется различными способами. Один из эффективных - это разделение массивов на сектора с помощью минерализованных полос, препятствующих распространению огня с одного сектора на другой [8] .

Для создания защитных минерализованных полос должны быть соблюдены определенные требования. Для задержания огня в безветренную погоду прокладка полосы создается почвообрабатывающими орудиями, ширина ее должна быть не менее двойной высоты пламени. При ветреной погоде полоса должна иметь ширину от 30 и более метров, она создается отжигом от опорной минерализрванной полосы, а также с помощью грунтометов и лесопожарных полосопрокладывателей [4-7,14,40].

Исследованиями рабочих процессов лесопожарной техники, применяемой в лесном хозяйстве, занимались и занимаются такие ученые, как: А.Н. Чукичев, Ю.А Добрынин, И.М. Бартенев, М.В. Драпалюк, В.И. Казаков, И.В. Григорьев, И.С. Федорченко, Д.В. Есков, С.В. Фокин, Н.А. Коршунов, П.Э. Гончаров, и др. Вопросами применения гидропривода активных рабочих органов и технологического оборудования занимаются П.И. Попиков, А.Т. Рыбак, В.И. Посметьев, З.К. Емтыль и др.

Для создания противопожарных полос получили широкое распространение лемешные лесные плуги, такие как ПКЛ-70, навешиваемый на трактор ЛХТ_55 (рисунок 1.1), схема минерализованной полосы от этого плуга шириной 1,2 м показана на рисунке 1.2; плуг лесной полосной ПЛП-135 (рисунок 1.3), который агрегатируется на передней навеске трактора Т-130, образует после парохода минерализованную полосу шириной до 1,3 м и глубиной обработки до 30

10

см [22, 23, 25-27]. Недостатком лемешных плугов является низкая проходимость на лесных объектах из-за заякоревания под крупные корни, а ширина прокладывемых минерализованных полос недостаточна для задержания низового лесного пожара. Более высокой проходимостью на лесных объектах по сравнению с лемешными плугами обладают лесные дисковые плуги.

1 - дисковый нож; 2 - защитный лобовик; 3 - лемех; 4 - боковой подрезной нож; 5 - отвал; 6 -рама; 7 - стойка; 8 - устройство для навески Рисунок 1.1 - Плуг комбинированный лесной ПКЛ 70

В1-ширина пласта; В-ширина борозды; Н-глубина борозды

Рисунок 1.2 - Схема создания минерализованной полосы плугами

в

1 - рама; 2 - навесное устройство; 3 - нож-колун, 4 - отвал, 5 - лемех Рисунок 1.3 - Корпус плуга ПЛП-135

Плуг дисковый противопожарный ПДП-1,2 (рисунок 1.4) применяется для подготовки почвы на вырубках под посадку лесных культур. а также для прокладки минерализованных противопожарных полос, Конструкция плуга включает навесное устройство 1, раму 2, два диска 4, установленные в развал, опорное колесо 3, отвалы-чистики 5 предназначены для очистки дисков 4 и улучшения оборота пласта.

Рисунок 1.4 - Плуг дисковый противопожарный ПДП- 1,2

Плуг двухдисковый ПД-0,7 (рисунок 1.5) агрегатируется с тракторами МТЗ-80/82, МТЗ-50/52. Глубина обработки почвы составляет 12...24 см. Производительность плуга- 3,6...5,0 км за 1 ч. чистой работы. Ширина составляет 1,2 м. Однако из-за неполного оборота пластов и разрыва их на куски минерализованные полосы быстро зарастают растительностью и противопожарные полосы надо подновлять.

1

1 - рама; 2 - проушины; 3 - стойки навесного механизма, 4 - аутригеры; 5 -опорное колесо, 6 - сферические диски;7- чистики Рисунок 1.5 - Плуг двухдисковый ПД-0,7

Большой ряд орудий для обработки лесных почв дисковыми боронами выпускается фирмами ITS Forest Oy и Robur Maskin A в скандинавских странах (рисунок 1.6). Производительность зарубежных дисковых борон зависит от количества пней на вырубках и составляет 0,5-1,5 га/ч [33].

Рисунок 1.6 - Дисковая борона Bracke 312D в машине с форвардером

В Германии находит применение для бороздной вспашки и прокладки противопожарных полос лесной дисковый плуг P1T с гидроприводом рабочего органа (рисунок 1.7).

Рисунок 1.7 - Лесной дисковый плуг P1T с гидроприводом вырезного диска (Германия)

На многих сельскохозяйственных и лесных почвообрабатывающих орудиях используются диски со сплошным лезвием. Установлено, что они хорошо перерезают растительные остатки, но плохо заглубляются и недостаточно рыхлят пласты почвы. Диски с вырезной режущей кромкой лучше заглубляются в почву и более качественно разрыхляют пласт. Вырезные диски с полукруглыми вырезами с углублением в диск до 30...60 мм хорошо измельчают растительные остатки и обеспечивают резание со скольжением. Однако исследований рабочих процессов вырезных дисков с принудительным приводом проведено недостаточно (рисунок 1.8) [33].

а - с гладкой режущей кромкой; б - с трапецеидальными вырезами; в - с корончатыми вырезами

Рисунок 1.8 - Сферические диски

Лесные фрезы ФЛУ-0.8 (рисунок 1.9) также применяют для прокладки противопожарных полос. Они образуют хорошо взрыхленную полосу. Фреза агрегатируется на задней навеске тракторов ЛХТ-55 или ДТ-75 [49].

1 - рама; 2 - карданная передача; 3 - навесное устройство; 4 - защитный кожух; 5 - конический редуктор; 6 - цилиндрический редуктор; 7 - кронштейн; 8 - грабли; 9 - фрезерный барабан; 10 - ограничительный полоз; 11- шарнир Рисунок 1.9 - Фреза лесная унифицированная ФЛУ-0,8

Глубина обработки устанавливается полозом 10, который подвижно соединен с рамой 1 шарниром 11. На кронштейне 7 установлены грабли 8 для дополнительного рыхления отбрасываемой почвы барабаном, который огражден кожухом 4. Однако лесные фрезы имеют энергоемкость в 2-2,5 раза выше энергоемкости вспашки лесными плугами. Противопожарные полосы обработанные фрезами быстро зарастают нежелательной древесно-кустарниковой и травянистой растительностью

В ЛенНИИЛХе созданы лесопожарные грунтометательные машины, ПФ-1, ГТ-3, предназначенные для профилактики и тушения лесных низовых по-жаров[20, 88]. Полосопрокладыватель ПФ -1навешивается на заднюю навеску тракторов ЛХТ-55, ДТ-75 (с ходоуменьшителем), Т-74, Т-4 (рисунок 1.10). Во

время движения трактора фрезерные головки фрезеруют грунт и выбрасывают его влево и вправо от линии движения. Производительность лесопожарного агрегата - 1,5-2,4 км/ч. Грунтомет ГТ -3 агрегатируется с колесным трактором Т-150К и предназначен как для создания минерализованной полосы шириной 19-25 м так и для тушения кромки лесных пожаров грунтом. Производительность грунтомета равна 1,6-2,0 км/ч.

з

1- корпус; 2 - карданный вал; 3 - навесное устройство; 4 - раздаточный редуктор; 5- цепная передача; 6 - защитный кожух; 7 - фрезерная головка; 8 - предохранительная муфта; 9 - опорный каток Рисунок 1.10 - Полосопрокладыватель ПФ-1

Лесопожарный агрегат фрезерный АЛФ-10 (рисунок 1.11). агрегатируется с тракторами типа МТЗ на задней навеске. При верхнем выбросе грунта дальность полета частиц грунта достигает 10...13 м, а при нижнем выбросе до 9 м. Может образовывать противопожарную полосу шириной 2 м.

Рисунок 1.11 - Лесопожарный агрегат фрезерный АЛФ-10

США запатентован агрегат для тушения лесного пожара. (Рисунок 1.12) [11]. Агрегат включает две секции вращающихся дисков, которые приводится в движение гидромоторами. Дисковые рабочие органы установлены на передней раме и предназначены для рыхления и измельчения почвы. Каждый диск из батарей дисков имеет зубья, закрепленные вокруг его периферийного края для рыхления и измельчения почвы, перерезания корней. После дисков установлены лемеха, которые формируют насыпь из рыхлой и измельченной почвы на пути движения активного рабочего органа, оснащенного большим количеством ребер. Ребра выбрасывают часть почвы из насыпи через отверстие в корпусе. Первая часть рамы соединена с колесной второй частью рамы с помощью гидравлических цилиндров, посредством которых происходит регулировка глубины рыхления почвы.

Основное назначение этого устройства для метания грунта и основной задачей агрегата является остановка распространения лесного пожара. Устройство агрегатируется с трактором на гусеничной базе, но также может быть самоходным орудием. Работа устройства происходит следующим образом. При поступательном движении агрегата рабочие органы выбрасывают некоторое количество почвы на одну сторону, оставляя по проходу неглубокую траншею.

В Европейском союзе разработана машина для тушения лесных и сельскохозяйственных пожаров (рисунок 1.13) [12]. Принцип работы агрегата состоит из нескольких основных операций: собирать грунт при поступательном движении и метать поднятую почву в сторону пожара. Указанный механизм подъема почвы состоит из экскаваторного катка, а механизм метателя содержит проекционную турбину. В передней части тягового средства может быть установлен бульдозерный отвал, рама-толкатель, фреза для срезания деревьев и сорняков.

В патенте описаны два варианта компоновки представленного агрегата. Полностью укомплектованный агрегат позволяет удалить поросль и деревья перед идущим трактором с навешенным устройством на задней навеске, которое непрерывно собирает верхний слой земли и метает грунт в сторону пожара. Такой способ позволяет непрерывно осуществлять тушение кромки лесного низового пожара. При другой компоновке не устанавливается средство для обрезки деревьев и мелкой поросли, а малые габариты позволяют трактору с навешенным устройством проходить между деревьями. Эта машина может осуществлять тушение лесных пожаров в лесных массивах и сельскохозяйственных угодьях.

В США запатентован аппарат для тушения лесных пожаров, а также открытых площадях в отдаленных районах, где нет воды. В передней части аппарата смонтировано устройство, предназначенное для подъема грунта, далее грунт поступает к вращающемуся барабану, который измельчает и метает грунт через направляющий желоб, связанный с вентилятором (рисунок 1.14) [13].

Рисунок 1.14 - Общий вид аппарата для тушения лесных низовых пожаров

В России запатентован лесопожарный грунтомет с возможностью регулировки направленного потока грунта, за счет поворота центробежного вентилятора (рисунок 1.15) [14]. Во время движения трактора с навешенным грунтометом вращение от вала отбора мощности через карданный вал 11 передается через редуктор и цепную передачу 13 на фрезу 3, которая измельчает пласт почвы и подает грунт на лопатки поворотного центробежного вентилятора 4. В данном агрегате обеспечивается поднятие грунта на некоторую высоту и метание лопастным рабочим органом в нужном направлении.

а) б)

а - вид сбоку; б - кинематическая схема привода; 1 - рама; 2 - кожух; 3 - почвенная фреза; 4 - поворотный центробежный вентилятор; 5 - сопло в виде шарнирно сочлененных створок; 6 - тяги соединения створок; 7, 8, 9 - силовые цилиндры; 10 - тяги навески трактора; 11 - карданная передача; 12 - коническая пара; 13 - цепная передача; 14 - цилиндрическая пара; 15 - валик; 16 - опорные катки

Рисунок 1.15 - Лесопожарный грунтомет

В ВГЛТУ создан пожарный грунтомет-полосопрокладыватель с предварительной подготовкой дисковыми рабочими органами почвенного вала перед фрезами метателями (рисунок 1.16). [43,44]. Пожарный грунтомет- полосо-прокладыватель содержит раму 1, сферические диски 3, фрезу-метателль 4, карданный вал 5, направляющий кожух 7, редуктор 8 и механизм навески 2, цепную передачу 4.

фя. 2 Фиг]

Рисунок 1.16 - Пожарный грунтомет-полосопрокладыватель

При движении полосопрокладывателя вперед сферические диски 3, установленные «всвал» подрезают пласты почвы и сдвигают их к центру, образуя микроповышение перед фрезой-метателем 4, которая дополнительно измельчает пласты почвы и фрезерует необработанную часть борозды. По сравнению с аналогами (ПФ-1 и ГТ-3) снижаются энергозатраты на фрезерование и увеличиваются объем почвогрунта, подаваемого в зону пожара. Однако сферические диски не обепечивают надлежащего крошения пласта и фреза-метатель подает в зону пожара не разрыхленный грунт, который не распыляется, а летит комьями, что снижает эффективность тушения пожара.

Известен грунтомет пожарный фрезерный [42] содержащий раму 1, карданный привод 2, редуктор 3, направляющие кожухи 9, фрезы метатели 8, фрезерный барабан, Г-образные ножи 4, кожух 5, опорная лыжа 10, гидромотор 6, предохранительное устройство 7 (рисунок 1.17).

и ю 6 7

Рисунок 1.17 - Грунтомет пожарный фрезерный

При движении агрегата предварительная подготовка почвы производится фрезерным барабаном 4 с Г-образными ножами. Две фрезы-метатели 8 приводятся во вращение от отдельных гидромоторов 6 и своими ножами захватывают разрыхленный грунт и выбрасают его по обе стороны от грунтомета. Расстояние выброса почвы регулируют направляющие кожухи 9 с помощью гидроцилиндров. При отключении гидромоторов 6 фрез-метателей 8 создается противопожарная полоса за счет вращения фрезы 4. Недостатком данного грунтомета пожарного фрезерного является то, что фреза приводится в действие через карданный вал, снижающий маневренность грунтомета при объездах препятствий, а также поломки ножей барабана при встрече с пнями и крупными боковыми корнями.

Общим недостатком грунтометательных машин является громоздкость применяемого механического привода фрезерных рабочих органов в связи с чем не обеспечивается надежное предохранение активных рабочих органов от поломок при встрече с препятствиями, а также высокая энергоемкость фрезерования лесной почвы, без предварительной подготовки. Перспективным является гидропривод дисковых и фрезерных рабочих органов, а также повышение качества предварительной подготовки почвы.

1.2 Анализ исследований рабочих процессов технологических машин и орудий с гидроприводом активных рабочих органов

Гидропривод активных рабочих органов получил наибольшее применение на дорожных фрезах и мелиоративных каналоочистителях и кусторезах. В настоящее время используются зарубежные навесные дорожные фрезы HYDROG FA для экскаваторов-погрузчиков. Фреза дорожная навесная служит для резки асфальта во время выполнения частичных ремонтов дорог или являются дополнением к более тяжелым самоходным холодным фрезам. Адаптационная пластина крепится точно так же, как и ковш, т.е. шкворнем или быстроразъемными соединениями. Наши навесные фрезы совместимы для всех популярных марок экскаваторов-погрузчиков (JSB, Volvo, HYDROMEK, HYNDAI, CAT, John Deer, HYNDAY и т.д.) Фрезерующий барабан с гидравлическим приводом может быть оборудован комплектом фрез для асфальта или для бетона. Производительность подачи гидравлического масла: 80-120 л/мин; рабочее давление: 190220 бар [39,76].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шерстюков Никита Александрович, 2022 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных решений [Текст]: учеб. пособие / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. -М.: Наука, 1976. - 279 с.

2. Алябьев, А. Ф. Оценка эффективности технологических комплексов машин и создание новых средств механизации для лесовосстановления [Текст]: дис. ... д-ра техн. наук / А. Ф. Алябьев. - М., 2011. - 427 с.

3. Афифи, А. Статистический анализ: подход с использованием ЭВМ [Текст] / А. Афифи, С. Эйзен. - М.: Мир, 1982. - 488 с.

4. Бартенев, И. М. К вопросу о тушении лесных пожаров грунтом [Текст] / И. М. Бартенев, Д. Ю. Дручинин, М. А. Гнусов // Лесотехнический журнал. -2012. - № 4 (8). - С. 97-101.

5. Бартенев, И. М. Энергосберегающие и природосберегающие технологии в лесном комплексе [Текст]: учеб. пособие / И. М. Бартенев. - Воронеж: ФГБОУ ВПО «ВГЛТА», 2014. - 107 с.

6. Бартенев, И.М. Особенности численного интегрирования системы дифференциальных уравнений рабочего процесса почвообрабатывающей машины с гидроприводом для профилактики и тушения лесных пожаров [Текст] / И. М. Бартенев, П. И. Попиков, А. В. Шаров, Н. А. Шерстюков // Лесотехнический журнал. - 2018. - Т. 8, № 3. - С. 170-176.

7. Бартенев, И.М. Аналитические исследования рыхлительно- подрезающих лап культиватора для питомников / И.М. Бартенев, В.И. Казаков, И.В. Казаков // Лесотехнический журнал. - 2011. - № 1 (1). - С. 17-21.

8. Бартенев, И.М. Природоохранные технологии лесопользования и лесо-восстановления / И.М. Бартенев // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2014. Т. 2. № 3-4 (8-4). С. 121-126

9. Беликов, Е. В. Оптимизация параметров машины для удаления пней на основе компьютерного моделирования [Текст] / Е. В. Беликов // Вестник Крас-ГАУ. - 2009. - №. 8. - С. 7-12.

10. Вентцель, Е. С. Теория вероятностей / Е. С. Вентцель. - М.: Изд-во "Наука", 1969. - 576 с.

11. Богуславский, И. В. Научно-методологические основы проектирования приводов технологических машин / И. В. Богуславский, А. Т. Рыбак, В. А. Чернавский. - Ростов-на-Дону: Институт управления и инноваций авиационной промышленности, 2010. - 276 с.

12. Гмурман, В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика: учеб. пособие для вузов / В.Е. Гмурман. - М.: Высшая школа, 2003. - 479 с.

13. Гнусов, М. А. Почвообрабатывающие орудия для прокладки минерализованных полос, канав, противопожарных дорог и разрывов [Текст] / М. А. Гнусов; науч. рук. М. В. Драпалюк // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика: сб-к науч. трудов по мат-лам междунар. заочной науч.-практ. конференции / гл. ред. В. М. Бугаков ; Фед. гос. бюджет.об-разоват. учреждение высш. проф. образования. - Воронеж, 2013. - № 4 (4). - С. 272-276.

14. Малюков, С. В. Истоки зарождения грунтометательных машин / С. В. Малюков, Д. С. Ступников // Воронежский научно-технический вестник. - 2018. - № 4 (26). - С. 83-96.

15. Гнусов, М. А. Обоснование параметров комбинированных рабочих органов грунтомета для прокладки минерализованных полос в лесу [Текст]: дис. .канд. тех. наук / М. А. Гнутов. - Воронеж, 2014. - 140 с.

16. Грановский, В. А. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях [Текст]: учеб. пособие / В. А. Грановский, Т. Н. Сирая. - Л.: Энерго-атомиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. - 288 с.

17.Григорьев, И. В. Сравнительный анализ противопожарных систем защиты лесных машин [Текст] / И. В. Григорьев, О. А. Куницкая, О. И. Григорьева, С. А. Войнаш // Строительные и дорожные машины.- М.: СДМ-пресс. -

2019. - № 1. - С. 45-49.

18. Грунтомет лесопожарный тракторный ГТ-3 [Текст]: учеб.пособие / Е. С. Воронина, Ю. М. Кодяков, Г. Е. Фомин [и др.]. - Ленинград, 1981. - 40 с.

19. Гулд, Х. Компьютерное моделирование в физике /Х. Гулд, Я. Тобоч-ник. - Ч. 2. - М.: Мир, 1990. - 400 с.

20. .Добрынин, Ю. А. Повышение эффективности технической эксплуатации лесоосушительных систем на основе разработки технологического комплекса машин [Текст] : автореферат дис. ... доктора технических наук : 05.21.01. / Ю.А. Добрынин. - СПб, 1992. - 35 с.

21. Драпалюк, М. В. Повышение эффективности рабочего процесса лесо-пожарной грунтометательной машины с гидроприводом ротора [Текст] / М. В. Драпалюк, П. И. Попиков, Д. С. Ступников, А. В. Шаров, Н. А. Шерстюков // Лесотехнический журнал. - 2019. - № 1(33). - С. 147-152.

22. Драпалюк, М. В. Обоснование основных параметров машины для профилактики и тушения лесных пожаров с гидроприводом рабочих органов [Текст] / М. В. Драпалюк, Д. С. Ступников, А. В. Шаров // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - 2018. - Т. 6, № 7 (43). - С. 53-56.

23.Драпалюк, М. В. Математическая модель процесса подачи и выброса грунта рабочими органами комбинированной машины для тушения лесных пожаров [Текст] / М. В. Драпалюк, И. М. Бартенев, М. А. Гнусов, Д. Ю. Дручинин и др. // Политематический сетевой электронный научный журнал кубанского государственного аграрного университета. - 2012. - № 84. - С. 232-246.

24. Дрейпер, Н. Прикладной регрессионный анализ [Текст]: в 2 кн. Книга 2 / Н. Дрейпер, Г. Смит. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 1987. - 351 с.

25. Есков, Д. В. Грунтометательная машина и технология для борьбы с лесными пожарами / Д. В. Есков, Е. В. Внуков, В. С. Ескова [Текст] // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - 2018. -Т. 6, № 4 (40). - С. 155-159.

26. Есков, Д. В. Технология и машина для предупреждения и ликвидации лесных пожаров в условиях среднего и нижнего Поволжья / Д. В. Есков, Е. В. Внуков, В. С. Ескова [Текст] // Научно-практические пути повышения экологической устойчивости и социально-экономическое обеспечение сельскохозяйственного производства: мат-лы междунар. науч.-практ. конф., посвящённой году экологии в России / сост. Н. А. Щербакова, А. П. Селиверстова. - 2017. - С. 137-140.

27. Есков, Д. В. Комбинированные мобильные машины для борьбы с лесными пожарами / Д. В. Есков, Е. В. Внуков, В. С. Ескова [Текст] // Научно-практические пути повышения экологической устойчивости и социально-экономическое обеспечение сельскохозяйственного производства: мат-лы междунар. науч.-практ. конф., посвящённой году экологии в России / сост. Н. А. Щербакова, А. П. Селиверстова. - 2017. - С. 164-170.

28. Инженерные расчеты на ЭВМ: справ. пособие / под ред. В. А. Троицкого. - Л.: Машиностроение, 1979. - 288 с.

29. Игнатов, С. Д., Шерстнев Н. С. Математическая модель рабочего процесса дорожной фрезы при разрушении асфальтобетона. Научный рецензируемый журнал "Вестник СибАДИ". 2015;(4(44)): 120-125.

30. Коршунов, Н. А. Метод оценки обеспеченности лесопожарных формирований силами пожаротушения/ Н. А. Коршунов, Р. В. Котельников, В.А. Савченкова //Лесотехнический журнал. 2018. Т. 8. № 3 (31). С. 71-78.

31. Коротких, В. Н. Динамика гидропривода рабочего органа лесного дискового плуга [Текст] / В. Н. Коротких, Р. М. Дочкина, С. А. Балобанов // Лес. Наука. Молодежь - 2008 : сборник материалов по итогам научно-исследовательской работы молодых ученых ВГЛТА за 2007-2008 гг. - Воронеж, 2008. - С. 100103.

32. Кручек, А. Д. Орудия для создания и подновления противопожарных минерализованных полос [Текст]: обзорн. информ. / А. Д. Кручек, О. В. Зубков, З. А. Чупрова. - М.: ВНИИЦ лесресурс Госкомитета СССР, 1991. - 24 с.

33. Лысыч, М. Н. Моделирование процесса метания грунта лесопожар-

ным грунтометом в среде САЕ [Текст] / М. Н. Лысыч, М. Н. Шабанов, А. Г. Князев // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - Воронеж, 2017. - Т. 5, № 7-2 (33-2). - С. 117-120.

34. Малюков, С. В. Многофакторная оптимизация параметров фрезерного рабочего органа лесопожарной грунтометательной машины [Текст] / С. В. Малюков, Д. С. Ступников, А. В. Шаров, А. С. Ступников // Лесотехнический журнал. - 2019. - Т. 9, № 3 (35). - С. 172-179.

35. Мельников, С. В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов [Текст]: учеб. пособие / С. В. Мельников, В. Р. Алешкин, П. М. Рощин. - Л.: Колос, 1980. - 168 с.

36. Моделирование сельскохозяйственных агрегатов и их систем управления: учебник для вузов / под ред. А. Б. Лурье. - Л.: Колос. Ленингр. отд-ние, 1979. - 312 с.

37. Мышкис, А. Д. Элементы теории математических моделей / А. Д. Мышкис. - 3-е изд., испр. - М.: КомКнига, 2007. - 192 с.

38. Нартов, П. С. Дисковые почвообрабатывающие орудия / П. С. Нартов. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 1972. - 184 с.

39. Невзорова, М. Ю. Проектирование гидравлического привода машин и механизмов с применением частичного синтеза [Текст] / М. Ю. Невзорова, А. Т. Рыбак // Инновационные технологии в науке и образовании:сб-к трудов VI меж-дунар. науч.-практич. конф. / редкол. Ю. Ф. Лачуга [и др.]. - 2018. - С. 250-254.

40. Обоснование параметров лесного грунтомета с комбинированными рабочими органами [Текст] / М. В. Драпалюк, П. И. Попиков, П. Э. Гончаров, М. А. Гнусов // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - Воронеж, 2014. - Т. 2, № 2-2 (7-2). - С. 77-81.

41. Оценка состояния средств тушения лесных пожаров и экономической эффективности их применения / Н. А. Коршунов, А. А. Мартынюк, В. А. Сав-ченкова, М. С. Калинин // Лесохозяйственная информация. 2019. № 1. С. 77-88..

42. Пат. 144715 Российская Федерация, А62С 27/00 Грунтомет пожарный фрезерный [Текст] / Д. В. Есков, В. В. Цыплаков, С. В. Фокин, Д. В. Цыбаев;

заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «СГАУ им. Н.И. Вавилова». - № 2014115875/12; заявл. 22.04.2014; опубл. 27.08.2014.

43. Пат. 117091 Российская Федерация, МПК А 62 С 3/00, А 62 С 27/00. Рабочий орган грунтомета лесопожарного [Текст] / Е. И. Максимов, И. С. Фе-дорченко; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО СибГТУ. - № 2011154395/12; заявл. 23.12.2011; опубл. 20.06.2012

44. Пат. 2684940 Российская Федерация, МПК Е 02 F 3/18 (2006.01) Е 02 F 5/00 (2006.01) А62С 3/02 (2006.01). Пожарный грунтомет-полосопрокладыва-тель [Текст] / И. М. Бартенев, П. И. Попиков, С. В. Малюков, С. В. Зимарин, Н. А. Шерстюков; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова». - № 2018125062; заявл. 09.07.2018; опубл. 16.04.2019.

45. Пат. 196851 Российская Федерация, МПК А62С 27/00, Е02F 3/18. Ле-сопожарная грунтометательная машина с энергосберегающим гидроприводом [Текст] / П. И. Попиков, П. Э. Гончаров, Д. С. Ступников, А. В. Шаров; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова». - № 2019142070; заявл. 16.12.2019; опубл. 18.03.2020.

46. Пат. 2541987 Российская Федерация, МПК Е 02F 3/18. Пожарный грунтомет-полосопрокладыватель [Текст] / И. М. Бартенев, З. К. Емтыль, М. В. Драпалюк, Л. Д. Бухтояров, П. И. Попиков; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «ВГЛТА».- № 2014103123/03; заявл. 29.01.2014; опубл. 20.02.2015.

47. Пат. 2496540 Российская Федерация, МПК А62С 27/00. Пожарный грунтомет-полосопрокладыватель [Текст] / И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк, М.А. Гнусов; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «ВГЛТА».- № 2012126216/12; заявл. 22.06.2012; опубл. 27.10.2013.

48. Перспективные конструкции противопожарных грунтометов [Текст] / П. Э. Гончаров, П. И. Попиков, М. А. Гнусов, Н. А. Шерстюкова // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - Воронеж, 2014. - Т. 2. - № 2-2 (7-2). - С. 54-59.

49. Попиков, П. И. Теоретические исследования рабочего процесса лесного пожарного грунтомета с энергосберегающим приводом [Текст] / П. И. Попи-

ков, П. Н. Щеблыкин, А. В. Шаров, Н. А. Шерстюков, Ю. В. Мирошников // Энергоэффективность и энергосбережение в современном производстве и обществе: мат-лы междунар. науч.-практич. конф. - Воронеж: 2018. - С. 151-156.

50. Попиков, П. И. Экспериментальные исследования энергосберегающего гидропривода противопожарного грунтомета [Текст] / П. И. Попиков, Д. С. Ступников, А. В. Шаров // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - 2018. - Т.6, № 4 (40). - С. 378-382.

51. Попиков, П. И. Математическая модель рабочего процесса лесного пожарного грунтомета с энергосберегающим гидроприводом [Текст] / П. И. Попиков, П. Э. Гончаров, А. В. Шаров // Лесотехнический журнал. - 2017. - Т. 7, № 4 (28). - С. 182-189.

52. Попиков, П. И. Повышение эффективности гидрофицированных машин при лесовосстановлении на вырубках / П. И. Попиков. - Воронеж: Воронеж. гос. лесотехн. акад., 2001. - 156 с.

53. Попиков, П. И. Моделирование рабочего процесса лесного пожарного грунтомета с энергосберегающим приводом [Текст] / П. И. Попиков, П. Н. Ще-блыкин, А. В. Шаров // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - 2017. - Т. 5, № 4 (30). - С. 251-257.

54. Попиков, П. И. Влияние режимов работы лесопожарной грунтометательной машины с гидроприводом на показатели эффективности [Текст] / П. И. Попиков, В. П. Попиков, А. В. Шаров, А. Ф. Петков, А. К. Поздняков // Лесотехнический журнал. - 2020. -Т. 10, № 1 (37). -С. 209-217.

55. Посметьев, В.И. Повышение эффективности лесовозного автомобиля с помощью рекуперативного гидропривода [Текст] / В. И. Посметьев, В. О. Никонов // Политематический сетевой электронный научный журнал кубанского государственного аграрного университета. - 2017. - № 131. - С. 100-113.

56. Посметьев, В. И. Перспективная конструкция лесовозного автомобиля с рекуперативным гидроприводом [Текст] / В. И. Посметьев, В. О. Никонов // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. -

2017. - Т. 5, № 6 (32). - С. 149-152.

57. Полухин, В. А. Компьютерное моделирование динамики и структуры жидких металлов / В. А. Полухин, В. Ф. Ухов, М. М. Дзугутов. - М.: Наука, 1981. - 323 с.

58. Проскурина, И. Ю. Экономические вопросы в дипломном проектировании [Текст]: учеб. пособие / И. Ю. Проскурина, И. А. Авдеева. - Воронеж: ВГЛТА, 2005. - 81 с.

59. Расчет и проектирование строительных и дорожных машин на ЭВМ / под ред. Е. Ю. Малиновского. - М.: Машиностроение, 1980. - 216 с.

60. Румшиский, Л. З. Математическая обработка результатов эксперимента [Текст]: справ. руководство / Л. З. Румшиский - М.: Наука, 1971. - 192 с.

61. Рыбак, А. Т. Теоретические основы расчета системы управления гидравлического привода стенда для испытаний поршневых гидравлических цилиндров [Текст] / А. Т. Рыбак, И. К. Цыбрий, С. В. Носачёв, А. Р. Зенин // Вестник Донского государственного технического университета. - 2019. - Т. 19, № 3.

- С. 242-249.

62. Рыбак, А. Т. Совершенствование методики расчета системы приводов технологического оборудования / А. Т. Рыбак, И. В. Богуславский. // Вестник машиностроения. - 2010. - № 10. - С. 39-46.

63. Рыбак, А. Т. Совершенствование научно-методологических основ проектирования систем приводов технологических машин / А. Т. Рыбак, И. В. Богуславский // Вестник Донского государственного технического университета. - Ростов-на-Дону: 2010. - Т. 10, № 2 (45) - С. 249-257.

64. Рыбак, А. Т. Гидромеханические системы. Моделирование и расчёт: монография / А. Т. Рыбак. - Ростов-на-Дону: Издательский центр ДГТУ. - 2008.

- 145 с.

65. Рыбак, А. Т. Теоретические основы моделирования системы привода стенда для испытаний плунжерных гидроцилиндров [Текст] / А. Т. Рыбак, И. К. Цыбрий, С. В. Носачев, А. Ю. Пелипенко // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. - 2019. - №3 (75). - С. 19-29.

66. Рыбак, А. Т. Динамика синхронного гидромеханического привода мобильной технологической машины [Текст] / А. Т. Рыбак, А. Р. Темирканов, О.В. Ляхницкая // Стин. - 2018. - № 3. - С. 4-6.

67. Свиридов, Л. Т. Основы научных исследований [Текст]: учеб. пособие / Л. Т. Свиридов. - Воронеж: ВГЛТА, 2003. - 314 с.

68. Свиридов, Л. Т. Основы научных исследований [Текст]: учеб. пособие / Л. Т. Свиридов, О. Н. Чередникова, А. И. Максименков. - Воронеж: ГОУ ВПО «ВГЛТА», 2011. - 108 с.

69. Синеоков, Г. Н. Теория и расчет почвообрабатывающих машин / Г. Н. Синеоков, И. М. Панов. - М.: Машиностроение, 1977. - 328 с.

70. Советов, Б. Я. Моделирование систем: учеб. пособие / Б. Я. Советов, С. А. Яковлев. - М.: Высш. шк., 1998. - 319 с.

71. Справочник по прикладной статистике: в 2-х т.: пер. с англ./ под ред. Э. Ллойда, У. Ледермана, Ю. Н.Тюрина. - М: Финансы и статистики, Т. 1: 1989. - 510 с.; Т. 2: 1990. - 526 с.

72. Ступников, Д. С. Экономическое обоснование целесообразности использования лесопожарной грунтометательной машины для борьбы с лесными пожарами [Текст] / Д. С. Ступников // Resources and Technology. - 2017. - № 14 (1). - С. 1-8.

73. Ступников, Д. С. Тенденции развития технических средств для тушения лесных пожаров [Текст] / Д.С. Ступников // Лесотехнический журнал.-2016.- № 2 (22). - С. 135-140.

74. Ступников, Д. С. Орудия для профилактики и тушения лесных пожаров [Текст] / Д. С. Ступников // Воронежский научно-технический вестник. -2015. - № 2-2 (12). - С. 62-67.

75. Ступников, Д. С. Виды лесных пожаров и методы их тушения [Текст] / Д. С. Ступников // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - 2015. - № 9-3 (20-3). - С. 201-203.

76. Тарасов, Е. А. Сравнительная оценка эффективности рекуперативных систем лесного почвообрабатывающего агрегата [Текст] / Е. А. Тарасов // Вест-

ник московского государственного университета леса - лесной вестник. - 2007.

- № 4. - С. 107-110.

77. Федоров, В. В. Теория оптимального эксперимента / В. В. Федоров.-М.: ГРФМЛ изд-ва Наука, 1971. - 312 с.

78. Федорченко, И. С. Экспериментальное устройство для метания грунта [Текст] / И. С. Федорченко, Е. И. Максимов // Лесной и химический комплексы: проблемы и решения: сб-к ст. всерос. науч.-практич. конф. - Красноярск, 2009.

- Т.П. - С. 234-239.

79. Федорченко, И. С. Обоснование параметров рабочего органа грунтомета для выполнения работ в лесном хозяйстве [Текст]: дис. ... к-та. техн. наук / И. С. Федорченко. - С. 69-71.

80. Финни, Д. Введение в теорию планирования экспериментов / Д. Фин-ни; пер. с англ. - М.: ГРФМЛ изд-ва Наука, 1970. - 287 с.

81. Фокин, С. В. Об использовании математических методов моделирования рубительных машин [Текст] / С. В. Фокин, О. А. Фомина // Фундаментальные исследования, методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике: мат-лы 17-ой междунар. молодежной науч.-практ. конф. -2018. - С. 158-159.

82. Фокин, С. В. Об основных видах энергетической древесины [Текст] / С. В. Фокин, О. А. Фомина // Forest Engineering: мат-лы науч.-практ. конф. с международным участием. - 2018. - С. 273-276.

83. Фокин, С. В. Перспективы развития переработки низкокачественной древесины и отходов лесозаготовок на вырубках лесостепной зоны западной Сибири [Текст] / С. В. Фокин // Современные тенденции сельскохозяйственного производства в мировой экономике: мат-лы XVII междунар. науч.-практ. конференции. - 2018.- C. 282-286.

84. Фокин, С. В. Современное состояние лесного и лесоперерабатывающего комплекса западной Сибири [Текст] / С. В. Фокин, О. А. Фомина // Современные научно-практические решения в АПК: сб-к статей II всерос. (нац.) науч.-практ. конф. / Гос. аграрный ун-т северного Зауралья. - 2018. - С. 149-152.

85. Фокин, С. В. Способы транспортирования щепы из рубительных машин [Текст] / С. В. Фокин, О. А. Фомина // Научная жизнь. - 2018. - № 2. - С. 10-15.

86. Фокин, С. В. Математическая модель устройства для раскалывания древесины [Текст] / С. В. Фокин, А. О. Жукова, А. А. Назаров, А. В. Чугошкина, О. Н. Шпортько // Аграрный научный журнал. - 2018. - № 1. - С. 61-64.

87. Фреинт, С. А. Математическое моделирование гидросистемы стенда с улучшенными характеристиками [Текст] / С. А. Фреинт, А. Т. Рыбак // Системный анализ, управление и обработка информации: труды VII междунар. семинара. - 2016. - C. 57-61.

88. Чукичев, А. Н. Технические средства для предупреждения и тушения лесных пожаров [Текст] : обзорн. информ. / А. Н. Чукичев. - М. : ЦБНТИ Гослесхоза СССР, 1985. - 32 с.

89. Хокни, Р. Численное моделирование методом частиц / Р. Хокни, Дж. Иствуд. - М.:Мир, 1987. - 638 с.

90. Шаров, А. В. Результаты экспериментальных исследований лесопо-жарной грунтометательной машины с энергосберегающим гидроприводом ротора [Текст] / А. В. Шаров // Воронежский научно-технический вестник. - 2019. - Т. 4, № 4 (30). - С. 107-112.

91. Шапиро, В. Я. Математическое моделирование процесса разрушения массива почвогрунта плоскими ножами при использовании грунтометов для тушения лесных пожаров [Текст] / В. Я. Шапиро, И. В. Григорьев, О. И. Григорьева // Справочник. Инженерный журнал. - 2017. - № 12. - С. 55-59.

92. Щербаков, В. Ф. Рекуперативная система привода гидроподъёмных машин / В. Ф. Щербаков // Строительные и дорожные машины. - 2008. - № 9. -С. 49-51.

93. Шмойлова, Р. А. Теория статистики / Р. А. Шмойлова. - 4 изд. - М.: Финансы и статистика, 2004. - 656 с.

94. Rybak, A. T. Modeling and calculation of hydromechanical systems dynamics based on the volume rigidity theory / A. T. Rybak, M. P. Shishkarev, A. A. De-

myanov, V. P. Zharov // MATEC Web of Conferences. - 2018. - Vol. 26. - P.01001.

95. Popikov, P. I. Increasing the efficiency of the working process of a forest fire ground-sweeping machine with an energy-saving hydraulic drive of the throwing rotor / P. I. Popikov, M. A. Gnusov, V. P. Popikov, A. V. Sharov // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng,1001 012021. - 2020.

96. Ignacio, A. R. 1995 ES Application number: ES9502728U Filing date: 1995-10-27 Legal status: Expired - Lifetime 1996 AU WO «Machine for extinguishing fires by throwing earth» Pat. no. W01997015352A1 WIPO (PCT)

97. Ervin, E. 1992 US «Forest fire extinguishing apparatus» Pat. no. US5214867A.

98. Banahan, R. J. 1987 US «Fire extinguishing apparatus» Pat. no. US4852656A United States.

99. Nikitin, V.I. 1972 «Soil gun» USSR Patent RF no. SU 340742 A1.

100. Sabri, Y. Forest fire detection and localization with wireless sensor networks (Conference Paper) [Текст] / Y. Sabri, N. El. Kamoun // 1st International Conference on Networked Systems, NETYS 2013, Marrakech, Morocco, 2-4 May 2013. - Code 98956.

101. Gao, K. T. Forecasting forest fire risk grade of forest sub-compartment (Article) [Текст] / K. T. Gao, P. J. Liu, X. M. Tang // Research Institute of Resource Information Techniques, Chinese Academy of Forestry, Beijing, 100091, China. -2013. - Vol. 35. - P. 61-66.

102. Bertoldo, S. Safety in forest fire fighting action: A new radiometric model to evaluate the safety distance for firemen working with hand-operated systems (Conference Paper) [Текст] / S. Bertoldo, L. Corgnati, A. Losso, G. Perona // 3rd International Conference on Modelling, Monitoring and Management of Forest Fires 2012, FIVA 2012, New Forest, United Kingdom. - 2012. - Vol. 158. - P. 3-12.

103. Yue, J. Risk management: A probe and study on forest fires (Article) [Текст] / J. Yue, Z. Feng, W. Jiang, X. Yang // College of Natural Resources and Environment, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China - 2007. - Vol. 2. - P. 335-339.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А. Расчет технико-экономической эффективности

Таблица А.1 - Исходные данные для расчета технико-экономической

эффективности экспериментального образца

Наименование показателя Единицы измерения Базовая модель Проект. модель

1 2 3 4

Цена орудия (агрегата) руб. 150000 110000

Часовая производительность орудия (агрегата) пог. км/ч 1,6 2,2

Время смены ч 8 8

Число смен 1 1

Годовая загрузка орудия час 480 480

Цена трактора руб. 1800000 1800000

Годовая занятость трактора на всех видах работ час 600 600

Количество обслуживающего персонала /разряд чел/разряд 1Ы

Часовая тарифная ставка 1 разряда руб. 25 25

Коэффициент, учитывающий над- 2 2

бавки и доплаты

Дополнительная зарплата % 10 10

Страховые взносы % 30 30

Отчисления по травматизму % 0,5 0,5

Отчисления на амортизацию:

- по орудию % 14,3 14,3

- по трактору 25 25

Окончание таблицы А.1

1 2 3 4

Отчисления на ТО

и ремонт: %

- по орудию 23 23

- по трактору 39 39

Цена нефтепродуктов руб. 45 45

Часовой расход топлива кг 14,9 14,9

Нормативный коэффициент

экономической эффективности капитальных вложений — 0,15 0,15

Таблица А.2 - Показатели экономической эффективности внедрения

проектируемого варианта

Показатели Единицы Варианты

измерения базовый проектируемый

Производительность

орудия:

- часовая, Пч пог. км 1,6 2,2

- сменная, Псм пог. км 12,8 17,6

- годовая, Пгод пог. км 768,0 1056,0

Текущие затраты,

приходящиеся на руб./пог. км 1916,6 1379,3

единицу выработки, С

Удельные капитальные руб./пог. км 2793 1989,6

вложения, Ку

Годовой экономический эффект, г руб. - 694742,4

Приложение Б. Акты внедрения в производство

РЕКОМЕДОВАНО: Учебно-методической комиссией Протокол № /о<^2019 г. Зам. председателя УМК по направлению «Технологические машищ^и оборудований»

к.т.н. доц-Максименков А.И.

УТВЕРЖДАЮ: Пр орек-тор по учебно-.воспитательной работе ВГ ЛТУд^/кфг-Морозова 1ых A.C.

АКТ

О внедрении в учебный процесс на кафедре механизации лесного хозяйства и проектирования машин разработок по разделу «Технологические машины и оборудование», предусмотренной госбюджетной тематикой кафедры «Разработка и обоснование параметров рабочих органов грунтометательной машины для тушения низовых пожаров» и согласно развернутому плану кандидатской диссертации аспиранта Шерстюкова H.A..

1. Научный руководитель - д.т.н. проф. Попиков П.И,

2. Ответственный исполнитель - аспирант Шерстюков H.A.

3. Наименование разделов темы, выполненной аспирантом:

а) теоретические исследования рабочего процесса и параметров вырезных дисковых рабочих органов с гидроприводом лесопожарного полосопрокладывателя;

б) экспериментальные исследования.

4. Краткое описание результатов внедрения, конечный результат. Разработана математическая модель и новая конструкция

лесопожарного пролосопрокладывателя с гидроприводом вырезных дисковых рабочих органов, позволяющая повысить эффективность и качество проведение профилактических и лесопожарных работ.

5. Внедрение по дисциплинам: «Компьютерное моделирование процессов в машинах и оборудовании лесного комплекса», «Теория и конструкция технологических машин и оборудования лесного комплекса», «Проектирование машин лесного комплекса».

6. Влияние на качество подготовки бакалавров и магистров: результаты исследований повышают уровень учебного процесса и качество подготовки бакалавров и магистров.

7.

Эффект от внедрения: использование указанных результатов

эффективности технологического процесса в результате использования опытного образца лесопожарного полосопрокладователя с гидроприводом вырезных дисковых рабочих органов.

Замечания и предложения по дальнейшей работе по внедрению: продолжить исследования в области повышения качества проведения профилактических и лесопожарных операций и снижения энергетических затрат лесопожарных и лесохозяйственных орудий.

Научный руководитель

д.т.н. проф. Попиков П.И.

Исполнитель аспирант

Шерстюков Н.А.

кУ ГНфНДКШЧ

Директор ООО ЛьСИНТРЛ», к т.н.

Акт

О uHv^pvHHH шучн-мгсдгцомтеАьской рнСспы

Мы, ннжепплщисапшикя, Гфел-тжинтель Нороиежскол/

¿(.к-ударагтепноао .а'сотсхпичускил/ л чг^срса/нсти имени Г.Ф. Морюji'.r¡i t? ■Tíj'Jil p\wnendiimesisi мау^шп-иса&Ювате^ьской (апытнп-кансющiKmupCXQji) риОоты. доктора тихиичусуи.' тп'к Нупикова П.И. ¿irttftWTiv'tö^HHflJ^ исполнителя в яйце аегтрангаа мхредры механизации зеенпю xmzüстка и гцюекипдюшиия ма игич. [¿[ерелиокона H.A. и пред спал игеj i ь ООО vC'TAJib-СШ11ЕЗу> а льгьч.-1 директора. KtMüiaxima технических наук Лысы1 ta MJL¡ состйеили настоящий акт ít том, что резулг.твШ iiayч! го-Чесл едо ватС)LbüKОй работы на тему «Обоснование иараморои л режимов работы вырезных дисковых рапочик oprairon с гндрпприппдлч лсеогтожарннгн

иодосопроялаловетелж», выполненной нл аафепре механизации лесного \1)Щ|Г[стеа н проектирования машин BPJJ ГУ им. 1 Ф. Миронова и 2ШУ j использованы при проек1иров_1нщ| ¿ясперихентально го образца лссшожврпого полосоттргь.лз1тлгтсля . путем нецшплопэдш! иатсматичсской модели р&бо^иго ириисисн i ид^шфийола ирп взвнмО действии вырезных дисковых рабочих органов с пиши,

Внедрение результатов исс, юдоьаынн дало возможное i ъ предприятию получить следующий течнкко-жомом с чески Ii >ф6ект: эа счет использования м йте м йти чесжо ñ 40jc.ui рабочею процесса 1 цдрйырнвода при ЮаНМОДСНСТОИГ АЫрйНЫХ ЗИСКОВЬТК рэбочнк С-рГЯНОВ С ПОЧВОЙ у л ал ось сократить ¿роки проектирования орудим.

Замечания и предложения по дальнейшей работе по внедрению: продолжить работу по совершенствованию гидропривода вырезных дисковых рабочих органов полосопрокладывателя для проведения профилактических и лесопожарных работ.

Научный руководитель

д.т.н. проф. Попиков П.И.

Исполнитель аспирант

Шерстюков Н.А.

(подпись)

Приложение В. Статистические характеристики рабочих процессов

Таблица В.1 - Тяговые усилия при 150

Таблица В.2 - Тяговые усилия при 300

Показатель Значение

Среднее 0,226934521

Стандартная ошибка 0,013865931

Медиана 0,0299604

Мода 0,0296156

Стандартное отклонение 0,635719287

Дисперсия выборки 0,404139012

Эксцесс 7,202342915

Асимметричность 2,976480141

Интервал 3,585743103

Минимум -

0,744223022

Максимум 2,841520081

Сумма 477,0163638

Счет 2102

Таблица В.3 - Тяговые усилия при 450

Показатель Значение

Среднее 0,784309155

Стандартная ошибка 0,026746398

Медиана 0,04641855

Мода 2,758590088

Стандартное отклонение 1,392354905

Дисперсия выборки 1,938652182

Эксцесс -

0,320915705

Асимметричность 0,72463815

Интервал 8,261220093

Минимум -

3,552850037

Максимум 4,708370056

Сумма 2125,477811

Счет 2710

Показатель Значение

Среднее 1,98190067

Стандартная ошибка 0,011633347

Медиана 2,666040039

Мода 2,679379883

Стандартное отклонение 1,142261974

Дисперсия выборки 1,304762417

Эксцесс -0,305489061

Асимметричность -1,070420822

Интервал 11,32337006

Минимум -6,616870117

Максимум 4,706499939

Сумма 19107,50436

Счет 9641

Таблица В.4 - Давление в гидроприводе при О0

Таблица В.5 - Давление в гидроприводе при 150

Показатель Значение

Среднее 6,971114169

Стандартная ошибка 0,250257418

Медиана 4,03319

Мода #Н/Д

Стандартное отклонение 5,308761514

Дисперсия выборки 28,18294881

Эксцесс -

1,534183825

Асимметричность 0,464355736

Интервал 18,152749

Минимум -0,12165

Максимум 18,031099

Сумма 3137,001376

Счет 450

Таблица В.6 - Давление в гидроприводе

при 30°

Показатель Значение

Среднее 4,204085266

Стандартная ошибка 0,182961908

Медиана 2,58643

Мода #Н/Д

Стандартное отклонение 3,422903881

Дисперсия выборки 11,71627098

Эксцесс -0,89768684

Асимметричность 0,635928631

Интервал 15,08935

Минимум -2,00275

Максимум 13,0866

Сумма 1471,429843

Счет 350

Показатель Значение

Среднее 4,494763869

Стандартная ошибка 0,199576464

Медиана 2,24401

Мода #Н/Д

Стандартное отклонение 4,555417503

Дисперсия выборки 20,75182863

Эксцесс -0,236585042

Асимметричность 1,111337889

Интервал 21,755369

Минимум -4,01487

Максимум 17,740499

Сумма 2341,771976

Счет 521

Таблица В.7 - Давление в гидроприводе при 450

Показатель Значение

Среднее 3,834872438

Стандартная ошибка 0,178869378

Медиана 2,37792

Мода #Н/Д

Стандартное отклонение 3,577387569

Дисперсия выборки 12,79770182

Эксцесс 0,210188249

Асимметричность 1,137462267

Интервал 16,189053

Минимум -0,757853

Максимум 15,4312

Сумма 1533,948975

Счет 400

Приложение Г Патент на изобретение и свидетельства ЭВМ