Лесные машины

Богданов, Е. Н. Повышение производительности валочно-пакетирующей машины типа ЛП-19 за счет совершенствования траектории движения рабочего органа / Е. Н. Богданов // Resources and Technology. – 2024. – Т. 21, № 1. – С. 26–39. – URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_65312289_68359048.pdf (дата обращения: 30.10.2024).

Приведено технико-экономическое обоснование использования в ВПМ ЛП-19 разработанного комплексного устройства управления траекторией рукояти, стрелы и захватно-срезающего устройства машины типа ЛП-19. Использование разработанного комплексного устройства управления обеспечивает относительное снижение отклонения от вертикали захватно-срезающего устройства при горизонтальном перемещении стрелы в диапазоне от 150 до 160 % по сравнению с базовой конструкцией машины типа ЛП-19. Экспериментально установлено, что использование разработанного комплексного устройства управления обеспечивает сокращение времени осуществления операции наводки захватно-срезающего устройства машины типа ЛП-19 (изменение вылета стрелы) с 13,2 с до 7,7 с. Также выявлено, что при использовании разработанного комплексного устройства управления среднее время производства 1 м³ древесины меньше, чем у базовой машины, а это позволило увеличить производительность на 17 %.

Интеллектуальный анализ параметров и классификация лесных и сельскохозяйственных колесных тракторов / И. С. Должиков, П. А. Курочкин, Е. Г. Хитров [и др.] // Системы. Методы. Технологии. – 2024. – № 2 (62). – С. 87–94. – URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_67233676_35498940.pdf (дата обращения: 30.10.2024).

Для упрощения процесса принятия решений при выборе машин предложены различные классификации техники, что позволяет рассматривать не каждую конкретную модель, а определенный класс с учетом типа природно-производственных условий. Проанализированы сведения о 102 моделях колесных тракторов с формулой 4х4. При обработке данных использован алгоритм кластеризации данных k-средних с метрикой Евклида (k-means). Число кластеров подобрано итерационным путем на основе результатов анализа функции суммарной ошибки разбиения объектов на кластеры (метрика inertia). Программа для проведения расчетов подготовлена на языке Python; расчеты выполнены в среде Google Colab, использована библиотека sklearn. Классификация предложена на основе обобщения результатов разметки объектов.

Князев, А. Г. Моделирование взаимодействия задних вырезных дисков лесного дискового плуга с почвой при работе на вырубках / А. Г. Князев // Лесотехнический журнал. – 2024. – Т. 14, № 1 (53). – С. 81–94. – URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_67863735_71664559.pdf (дата обращения: 30.10.2024).

Рассмотрено усовершенствование рабочих процессов лесных дисковых плугов путем анализа свойств вырезных дисков с гидроприводом с целью увеличить их эффективность. Разработана математическая модель дискового рабочего органа с гидроприводом задних дисков с вырезами для полосной обработки почвы в лесных, корненасыщенных условиях. Выявлены максимальные показатели давлений рабочей жидкости в гидросистема. При изменении угла атаки сферических дисков от 0 до 300 давление рабочей жидкости снижается на 23 %. При дальнейшем увеличении угла атаки до 450 давление рабочей жидкости возрастает на 15 %, что говорит о нелинейной зависимости этих параметров. Максимальное тяговое сопротивление возрастает при изменении угла атаки сферического диска от 0 до 300 и увеличивается на 29 %, а после изменения угла атаки на 450 поднимается на 11 %. По выведенным формулам можно приблизительно определить кинематические и динамические параметры дисковых рабочих органов, имеющих вырезы на режущей поверхности диска.

Лагерев, А. В. Влияние конструктивных характеристик манипулятора харвестера на оптимальные размеры рабочей зоны / А. В. Лагерев, А. В. Макулина, И. А. Лагерев // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. – 2024. – № 2. – С. 111–123. – URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_68001622_65693490.pdf (дата обращения: 30.10.2024).

Эффективность использования лесозаготовительных машин на крутом склоне зависит от многих факторов, в том числе от рабочей зоны манипулятора, которая может быть реализована в различных технологических режимах работы. Геометрические параметры реализуемой рабочей зоны определяются рабочей позицией машины в соответствующем технологическом режиме, то есть местом установки машины относительно дерева или группы деревьев, подлежащих заготовке. Оптимизация рабочей зоны манипулятора, образуемой при работе лесозаготовительной машины, является одним из действенных способов повышения ее производительности. На основе разработанной математической модели оптимизации конструктивных размеров звеньев четырехзвенного шарнирно-сочлененного гидравлического манипулятора, предназначенного для пространственного манипулирования харвестерной головкой при спиливании и укладки деревьев в штабель для дальнейшего транспортирования на погрузочную площадку, выполнен анализ влияния основных геометрических и силовых характеристик харвестера на оптимальные размеры рабочей зоны.

Михитаров, А. Р. Совершенствование технологического оборудования лесохозяйственной машины с манипулятором для корчевания с применением вибрации / А. Р. Михитаров, Ю. А. Добрынин // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. – 2024. – № 247. – С. 252–263. – URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_65538787_15211312.pdf (дата обращения: 30.10.2024).

В качестве перспективного направления обозначены вибрационные методы воздействия для облегчения процесса корчевания. Приведены основные этапы развития этого направления. Реализация возможностей применения вибрации была осуществлена в концепции корчевальной машины на базе валочной машины на гусеничном ходу с манипулятором, оснащенным захватным устройством с вибрационным оборудованием. При использовании типа вибрации были рассмотрены два варианта – это вертикальные продольные и крутильные колебания. Эффективность данной концепции машины обоснована с помощью аналитического и экспериментального исследования, результатом чего было получение оптимальных интервалов возмущающих частот. Так как при работе машины необходимы значительные усилия, то используемое в ЛП-19 захватное устройство не могло подойти, и возникла необходимость в создании специальной конструкции захватного устройства. Предложены две конструкционные схемы для применения продольной и крутильной вибрации данной машиной. Выполнен сравнительный анализ эффективности применения продольной и крутильной вибрации при корчевании, результаты представлены в таблице мощностей. По итогам работы сделаны следующие выводы: предложенная конструкция машины для корчевания с вибрацией полностью реализует преимущества математической модели, при которой вибрационное воздействие достигает максимальной эффективности; позволяет корчевать и деревья, и пни; является универсальной, так как может производить корчевание, складирование и погрузку продукции на транспорт, а также очистку корневой системы от грунта после извлечения комля с помощью вибрации.

Моделирование работы механизма поворота колонны манипулятора автосортиментовоза с учетом объемной жесткости энергосберегающего гидропривода / А. Т. Рыбак, П. И. Попиков, Д. Ю. Дручинин [и др.] // Лесотехнический журнал. – 2024. – Т. 14, № 2 (54). – С. 280–294. – URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_68641846_17438790.pdf (дата обращения: 30.10.2024).

Рассмотрена возможность снижения энергоемкости и динамической нагруженности механизма поворота колонны манипулятора автосортиментовоза на основе моделирования работы механизма поворота колонны манипулятора автосортиментовоза с учетом объемной жесткости энергосберегающего гидропривода. В качестве объекта исследования выбран механизм поворота колонны серийного лесного манипулятора Атлант С100 на базе автомобиля повышенной проходимости КамАЗ-680247. При модернизации механизма поворота колонны предложено одну пару сдвоенных гидроцилиндров отключить от насоса и подключить к гидроаккумулятору. При чем гидроаккумулятор не имеет гидравлической связи с насосом для подзарядки, а при полной зарядке от гидроцилиндров рекуперации сообщается через дополнительные обратные клапаны с разгрузочным клапаном и распределителем для перевода насоса в режим холостого хода. В дифференциальном уравнении вращательного движения колонны учтены моменты движущих сил и сил сопротивления. При моделировании рабочих процессов энергосберегающего гидропривода составлены дифференциальные уравнения расходов рабочей жидкости на входе и выходе отдельных участков расчетной гидравлической схемы. Составленная математическая модель в виде системы дифференциальных уравнений решена при помощи среды моделирования SimInTech. Получены теоретические зависимости давления рабочей жидкости в различных точках гидросистемы при использовании энергосберегающего устройства, на основании которых можно обосновать оптимальные параметры и режимы работы механизма поворота колонны манипуляторного оборудования, используемого в лесном комплексе.

Синенков, М. В. Особенности применения предпусковых подогревателей двигателей внутреннего сгорания для лесозаготовительных машин / М. В. Синенков, К. А. Охлупин // Вестник науки. – 2024. – Т. 2, № 8 (77). – С. 231–235. – URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_68568733_69864175.pdf (дата обращения: 30.10.2024).

Представлены особенности применения предпусковых подогревателей двигателей внутреннего сгорания, рассмотрены климатические условия, подходящие для их применения, дана оценка эффективности и экономической целесообразности их использования на машинах лесозаготовительного комплекса.

Теоретическое обоснование параметров движителя колесно-гусеничной лесной машины / А. С. Дмитриев, И. С. Должиков, О. А. Куницкая [и др.] // Системы. Методы. Технологии. – 2024. – № 1 (61). – С. 163–170. – URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_61559943_31318642.pdf (дата обращения: 30.10.2024).

Разработан и успешно используется достаточно простой способ перевода колесных тракторов на полугусеничный ход. Это обеспечивает существенное повышение их проходимости в сложных условиях эксплуатации, повышение силы тяги и существенную экономию топлива. Обоснованы необходимые зависимости и уравнения, позволяющие рассчитать комплекс параметров, определяющих основные показатели работы лесной машины с полугусеничным движителем в заданных почвенно-грунтовых условиях эксплуатации.

Технологический анализ вариантов использования валочно-трелевочно-процессорных машин / О. А. Куницкая, А. А. Кривошеев, А. С. Швецов [и др.] // Resources and Technology. – 2024. – Т. 21, № 2. – С. 51–82. – URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_67910107_67327706.pdf (дата обращения: 30.10.2024).

Выполнен технологический анализ четырех вариантов использования валочно-трелевочно-процессорных машин. Рассмотрены технологические схемы разработки лесосек при помощи этих машин. Приведены варианты использования этих универсальных лесозаготовительных машин при включении их в состав многомашинных лесозаготовительных комплексов, в случае необходимости – значительного увеличения объема заготовки древесины за единицу времени. Показано, что валочно-трелевочно-процессорные машины имеют большую вариативность технологического использования, в частности, в том, что они могут быть задействованы как на скандинавской, так и на канадской технологии лесосечных работ.

Технология разрубки трасс линейных объектов универсальной лесозаготовительной машиной / А. С. Швецов, И. С. Должиков, И. В. Григорьев [и др.] // Вестник АГАТУ. – 2024. – № 2 (14). – С. 104–121. – URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_67913028_86158273.pdf (дата обращения: 30.10.2024).

Рассмотрены рациональные схемы разрубки трасс линейных объектов при помощи валочно-трелевочно-процессорных машин. Проведен сравнительный анализ с современными, наиболее распространенными технологическими процессами разрубки трасс линейных объектов. На основании анализа литературных источников и производственного опыта в области лесосечных работ обоснована возможность использования данных машин не только по классической схеме, но и в случае необходимости – в режиме валка-пакетирование, с привлечением дополнительного трелевочного трактора.

Classification of tree species in the process of timber-harvesting operations using machine-learning methods / F. Svoikin, K. Zhuk, V. Svoikin [et al.] // Inventions. – 2023. – Vol. 8, iss. 2. – Article number: 53 – URL: https://doi.org/10.3390/inventions8020057 (date of access: 30.10.2024).

Переведенное заглавие: Использование методов машинного обучения для классификации древесных пород в процессе лесозаготовительных работ.

Приведены факторы для создания законченной архитектуры полностью подключенной нейронной сети. Показана зависимость точности прогнозирования полносвязной нейронной сети на тестовой выборке от размера обучающего набора данных, а также изображение зависимости точности прогнозирования от количества деревьев в методе случайного леса для классификации изображений. Для полностью подключенной сети было установлено достаточное количество изображений и размер тестовой выборки для обучения, используя метки пород деревьев и классов деревьев в качестве целевых значений. Определено оптимальное количество деревьев, необходимого для достижения точности прогнозирования.

Einola, K. Hydraulic hybrid cut-to-length forest harvester – evaluation of effects on productivity and fuel efficiency / K. Einola, A. Kivi // Actuators. – 2024. – Vol. 13, iss. 4. – Article number: 53 – URL: https://doi.org/10.3390/act13040126 (date of access: 30.10.2024).

Переведенное заглавие: Гидравлический гибридный лесозаготовительный комбайн – оценка влияния на производительность и топливную экономичность.

Лесозаготовительный комбайн cut-to-length (CTL) – это специализированная мобильная рабочая машина с гидравлическим приводом, используемая для валки, обрезки сучьев и поперечной раскряжевки деревьев по размерам и сортаменту. Известно, что в такой машине нагрузка на дизельный двигатель сильно колеблется в течение рабочего цикла. Чтобы справиться с этими меняющимися требованиями к мощности, в полномасштабную испытательную машину внедрена гидравлическая гибридная система, позволяющая оценить ее функциональность и получить экспериментальные результаты в реальных условиях эксплуатации. Гидравлическая гибридная система, установленная на комбайне CTL, была настроена таким образом, чтобы обеспечить сбор двух фактических наборов данных о заготовке древесины, а также сбор данных за период производственного использования. Рассмотрены два испытания, проведенных в реальных производственных условиях с исследуемой гидравлической гибридной системой. Протестированная система работает удовлетворительно и демонстрирует явные преимущества по сравнению с обычной системой, хотя у нее все еще есть некоторые ограничения. Результаты показывают, что система обладает потенциалом для повышения производительности машины за счет продемонстрированной более высокой пиковой мощности, а также повышения топливной экономичности при сильно изменяющихся нагрузках, особенно при работе с тяжелыми или крупногабаритными стволами деревьев.

Temba, G. Potential of geospatial technologies in mechanized timber harvesting planning efficiency / G. Temba, E. Mauya // European Journal of Forest Engineering. – 2024. – Vol. 10, iss 1. – P. 1–14. – URL: https://doi.org/10.33904/ejfe.1364534 (date of access: 30.10.2024).

Переведенное заглавие: Потенциал геопространственных технологий в планировании механизированной заготовки древесины.

Исследование было проведено на лесной плантации Сан-Хилл в Танзании с целью определения относительной эффективности геопространственного подхода и традиционного подхода при планировании механизированной заготовки древесины. В обоих подходах изучены 120 грейферных трелевочных машин на 30 пробных участках в пределах различных диапазонов высот. Производительность и затраты при обоих подходах были оценены и смоделированы с использованием обобщенной линейной модели. Результаты показали, что геопространственные технологии продемонстрировали более высокую производительность и более низкие удельные затраты на трелевку (т.е. 71,1 м3/час и 2,121 доллара США/м3) по сравнению с традиционной моделью (т.е. 67,5 м3/час и 2,914 доллара США/м3) соответственно. Расстояние заноса и уклон (p-значение < 0,05) были значимыми предикторами эффективности в обоих подходах. Относительная среднеквадратичная ошибка (RMSEr) для моделей варьировалась от 49,3% до 50,4% и от 33,4% до 35,2%. Геопространственные модели имели лучшую подгонку и точность по сравнению с традиционным методом. Вычисленные значения (т. е. 1,18 и 6,17) показали, что оценки параметров производительности и затрат были более точными в геопространственных моделях по сравнению с обычными моделями. Выявлено что потенциал геопространственных технологий можно использовать для эффективного планирования крупномасштабных лесозаготовок с учетом особенностей рельефа местности.