Рассылка

Для того, чтобы получать уведомления о новых номерах журнала, оставьте свой E-mail адрес.



1 номер за 2021 год

Содержание 1 номера
за 2021 год

ВЛИЯНИЕ ПЕРЕМЕННЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ И СЦЕПЛЕНИЯ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ФОРВАРДЕРА

Трелевка была и остается самой энергоемкой и экологически вредной операцией лесосечных работ. Кроме того, именно производительность трелевки, в подавляющем большинстве случаев, является лимитирующей для производительности комплекса лесозаготовительных машин в целом. Помимо среднего расстояния трелевки, которое зависит от размеров и конфигурации лесосеки, схемы размещения трелевочных волоков, а также базовой грузоподъёмности трелевочной техники, на ее производительность сильно влияют почвенно-грунтовые и рельефные условия. Эти условия лимитируют проходимость, значит и корректируют возможный объем перемещаемой пачки лесоматериалов. Силы сопротивления движению трелевочного трактора и сцепления зависят не только от свойств грунта и движителя, но и от показателей воздействия движителя на грунт. При увеличении удельного давления движителя на опорную поверхность происходит сжатие грунта, развивается его осадка; за счет касательной нагрузки при движении машины развиваются сдвиговые деформации, вплоть до среза и фрезерования грунта. На практике эти явления учитываются редко, что приводит к снижению точности расчета. Но это необходимо учитывать при определении плановой производительности на трелевке, и, соответственно, всего комплекса лесозаготовительных машин. В статье выполнен анализ производительности операции трелевки лесоматериалов, выявлены взаимосвязи тягово-сцепных свойств и давления движителей лесных машин на грунт. На основе результатов выполненных расчетов получены зависимости коэффициентов сопротивления движению и сцепления от давления движителя на опорную поверхность и ее механических свойств, характеризующихся несущей способностью, для трех типов движителей: колесных, колесно-гусеничных и гусеничных. С учетом этого, представлены уточненные зависимости для расчета допустимого веса пачки трелюемых лесоматериалов с учетом зависимостей сопротивления движению и сцепления с грунтом от удельного давления по пятну контакта движителя с опорной поверхностью. Зависимости получены на основе решения уравнения равномерного движения трелевочной системы по наклонному волоку, в котором коэффициенты сопротивления и сцепления выражены как линейные функции соотношения давления движителя и несущей способности грунта.

Авторы: О.Н.Бурмистрова, А.А.Просужих, Е.Г.Хитров, С.Е.Рудов, О.А.Куницкая, О.Н. Калита

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЫБОРА СИСТЕМЫ МАШИН ДЛЯ СОЗДАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛЕСНЫХ ПЛАНТАЦИЙ

История создания лесных плантаций различного насчитывает уже почти век. Во многих странах мира начали уделять внимание и начались исследования в области выращивания лесных плантаций с коротким оборотом рубки, с середины двадцатого века, с целью получения фитомассы для нужд энергетики. Значительное внимание этой проблеме начали уделять в странах Европы, Америки, Азии, Африки, Океании, и в Австралии. В зависимости от природно-производственных, прежде всего климатических условий, плантации энергетического назначения имеют оборот рубки от 2 до15 лет. Первые целевые энергетические плантации в исследовательских целях были посажены в США, затем в Германии и Югославии, а затем в Швеции. Современное экологическое законодательство многих развитых стран мира нацелено на поддержание и всемерное развитие такого вида лесопромышленного бизнеса, как плантационное лесовыращивание. И, как показывает опыт многих стран, этот вид бизнеса может быть весьма эффективным, особенно если он совмещается с агролесоводством (лесным фермерством). В России нет опыта выращивания целевых лесных плантаций. Начавшиеся эксперименты в этой сфере закончились с развалом СССР. Но огромные площади заброшенных земель сельскохозяйственного назначения, на которых уже есть необходимая для развития этого бизнеса инфраструктура (здания, дороги, и т.д.), а также есть местный кадровый потенциал, на фоне постоянно растущего плеча вывозки заготовленной древесины из естественных лесов, делают это направление очень перспективным для условий нашей страны. Современные машины, предлагаемые рядом иностранных компаний, позволяют сделать создание и эксплуатацию лесных плантаций достаточно высокотехнологичным производством, но для выбора наиболее оптимальной системы машин, в конкретных природно-производственных условиях, необходимо иметь обоснованный алгоритм принятия решений. В статье разработана математическая модель, позволяющая оптимизировать выбор системы машин для создания и эксплуатации лесных плантаций в конкретных природно-производственных условиях.
Ключевые слова:лесные плантации, системы машин, модульный принцип построения систем машин.

Авторы: О.Б.Марков, Р.В.Воронов, А.Б.Давтян, И.В.Григорьев, Г.А.Калита

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ИНТЕГРАЦИЯ ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

История отечественного лесного комплекса за последние 100 лет характеризуется положительной динамикой до 1990 г., последующим затяжным спадом до примерно, 2010 г., и очередным подъемом, наблюдаемым и в настоящее время. Положительная динамика развития лесного комплекса, как в ХХ, так и в XIX веке связана с укрупнением лесопромышленных предприятий, часто связанной с этим диверсификацией производства и продукции, снижением себестоимости работ. Период упадка лесного комплекса России характеризуется дезинтеграцией крупных лесопромышленных предприятий, массовым банкротством отколовшихся от них составляющих, упадком смежных (обслуживающих) производств, потерей рабочих мест, снижением уровня жизни в населенных пунктах, связанных с лесной отраслью, и нарастающим техническим отставанием, приводящим к снижению качества и увеличению себестоимости выпускаемой продукции. Разработанные за последние годы новые технические и технологические решения для заготовки лесных ресурсов, деревообработки, лесовосстановления, а также новые виды продукции, производимые на основе древесины позволяют существенно повысить эффективность работы лесопромышленных предприятий. Но для технической и технологической модернизации требуются достаточно существенные капитальные вложения, которые под силу только крупным предприятиям с большим объемом заготовки и переработки древесины и других ресурсов леса. Этот аспект является одной из причин наблюдаемой в настоящее время горизонтальной и вертикальной интеграции предприятий лесного комплекса России. В статье рассмотрены предпосылки и преимущества интеграции лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятий, перспективы дальнейшего развития интеграционных процессов в лесной отрасли.

Авторы: А.А.Тамби, И.В.Григорьев, А.Б.Давтян,А.В. Помигуев,О.Н. Калита, В.И. Григорьев

МНОГОКРИТЕРИАЛЬНАЯ ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ МЕХАНИЗМА ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА ТИПА «АЛЬФА» ДЛЯ АДАПТАЦИИ К ПРИМЕНЕНИЮ В ЛЕСОПРОМЫШЛЕННОМ КОМПЛЕКСЕ

В данной статье рассматривается многокритериальная параметризация кривошипно-ползунной группы двигателя Стирлинга типа «Альфа». Многокритериальность подразумевает введение в уравнения различных длин шатунов поршня и вытеснителя, варьируемый угол между осями цилиндров, а также перекрещивающиеся оси цилиндров и коленчатого вала. Получены зависимости перемещений поршня и вытеснителя с учетом ряда варьируемых геометрических параметров. Определены граничные условия отношений длин шатунов поршня и вытеснителя с учетом смещения осей цилиндров в плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала. Полученное уравнение перемещения поршня от перемещения вытеснителя имеет в своем составе угол поворота коленчатого вала, что позволит получить численную модель без моделирования кривошипа и шатунов, что значительно снизит ресурсоемкость численных расчетов. Получена зависимость крутящего момента на коленчатом валу при известных давлениях на поршень и вытеснитель при свободной компоновке кривошипно-ползунного механизма двигателя Стирлинга типа «Альфа». Данное исследование, в конечном итоге, позволит определять оптимальные параметры проектируемого двигателя Стирлинга в зависимости от мощности и рабочих температур. Это позволит спроектировать двигатель для использования в лесопромышленном комплексе. Подразумевается использование отходов лесозаготовок и деревообработки как топлива для электрогенератора на базе двигателя Стирлинга. Данные виды топлива обладают определенной температурой горения и удельной теплотой сгорания. Их эффективное использование для получения энергии является актуальной задачей лесного комплекса в настоящее время Полученное уравнение крутящего момента позволит исследовать рабочий процесс двигателя при решении газодинамической задачи циклического перетекания газа («рабочего тела») из полости цилиндра поршня в полость цилиндра вытеснителя и обратно.

Авторы: Е.А.Тихонов, О.А.Куницкая,В.В.Швецова, Г.А. Калита, Н.Л. Фам

ПРИМЕНЕНИЕ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ ТОПОЛЯ В ОТДЕЛКЕ ИНТЕРЬЕРА

Работа посвящена возможности использования древесины тополя с улучшенными физико-механическими свойствами в интерьерной отделке помещений, строительстве и других областях народного хозяйства. Исследуемая древесина тополя считается самой высокорепродуктивной породой с чрезвычайно развитой сосудистой системой. Решение задачи улучшения физико-механических свойств древесины мягких лиственных пород усовершенствуется и становится все более сложным и разнообразным. Ранее проведенные исследования показывают, что применение синтетических полимеров, вводимых в пористую структуру древесины для улучшения физико-механических свойств, является наиболее эффективным способом, данный материал, обладает комплексом ценных свойств, кроме повышения износостойкости и долговечности. Анализ проведенных исследований показывает, что введённая акриловая композиция оказывает большое влияние на прочность при статическом изгибе и повышает прочность модифицированной древесины тополя. Модифицированная таким способом древесина тополя отличается повышенной водостойкостью и малому воздействию влажностных деформаций, что обуславливает использование данного материала в помещениях с высокой влажностью.

Авторы: Д.В. Шейкман

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНОЙ БИОМАССЫ

Рассмотрены актуальные малоизученные биотехнологические методы переработки отходов растительного происхождения. Представлены результаты анализа зарубежных источников в области исследования биоразложения растительных полимеров, изучения предварительной обработки биомассы в процессах химических производств. Проанализированы современные исследования в области производства биотоплива биотехнологическими методами из различных видов растительного сырья. Установлена актуальность использования для этих целей клубнеплодов различных растений. Изучено производство биопластиков из крахмала сельскохозяйственных отходов с использованием микроорганизмов.

Авторы: Р.В. Салимгараева, М.В. Газеев, Ш.Р. Мухаметзянов, Г.Ф. Илалова

ПОЛУЧЕНИЕ ДРЕВЕСНЫХ ПЛАСТИКОВ БЕЗ СВЯЗУЮЩЕГО С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОЦВЕТИЙ БОРЩЕВИКА СОСНОВСКОГО

Ранними выполненными работами была показана возможность использования биомассы борщевика Сосновского (Heracleum Sosnowskyi Manden) как сырья для получения растительных пластиков без добавления связующих (РП-БС). Целью данной работы являлось исследование физико-механических свойств древесных пластиков без добавления связующих (ДП-БС) на основе комбинированного пресс-сырья: древесных отходов с добавлением соцветий борщевика Сосновского и оценка возможности использования изделий на основе данного материала. Относительно высокое содержание лигнина в в соцветиях растения (порядком 20%) дает основание о возможности получения ДП-БС. С использованием метода планирования эксперимента были получены математические зависимости описывающие, полученные результаты экспериментов. На основании полученных математических моделей, были построены графики зависимостей свойств композитов от их состава. По полученным уравнениям регрессии с высокой степенью достоверности с помощью метода нелинейной оптимизации для заданных параметров была подобрана наиболее рациональная рецептура. Оптимальная рецептура композитов подбиралась из условий максимальной твердости и минимального водопоглощения композитов. Был предложен следующий рациональный состав: содержание биомассы из соцветия борщевика Сосновского в пресс-композиции – 10 %; влажность пресс-композиции – 12?18 %. Для обоснования определенных теоретических условий получения материалов на основе ДП-БС с добавлением соцветия борщевика Сосновского с рациональными физико-механическими свойствами был проведен эксперимент при установленных условиях. Физико-механические свойства, полученного материала на основе ДП-БС при рациональных условиях, показали высокую сходимость с теоритическими показателями. Использование в комбинации древесного и растительного сырья позволяет получать пластик малой плотности с удовлетворительными физико-механическими свойствами. Физико-механические свойства ДП-БС, полученного из пресс-сырья на основе соснового опила и соцветия борщевика Сосновского соответствуют свойствам ДП-БС на основе традиционного пресс-сырья – соснового опила.
Ключевые слова: древесный пластик, растительные отходы, борщевик Сосновского, утилизация.

Авторы: В.Г. Бурындин, А.В. Артёмов, А.В. Савиновских, А.Е. Шкуро, А.С. Ершова

МАТЕМАТЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЦВЕТОВЫХ ХАРАКТЕРИТИК ДРЕВЕСНО-НАПОЛНЕННЫХ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ PLA

Экологическая обеспокоенность многих стран, стремящихся к сохранению природных ресурсов, стимулирует разработки, производство и потребление биоразлагаемых композиционных материалов. Однако в виду их высокой стоимости перспективным является добавление в композиты различных наполнителей, например, древесной муки. Преимуществами использования композитов с древесным наполнителем являются стойкость к атмосферным воздействиям, экологичность, легкость механической обработки, возможность утилизации отходов. С целью улучшения свойств и расширения сфер использования таких композитов возможно применение термомодификации наполнителя, которое придает древесине такие свойства, как: высокая твердость, водостойкость, химическая и биологическая устойчивость. Термическое модифицирование заключается в нагреве древесины в интервале температур от 150 до 230 °С без доступа кислорода. При этом значительно меняются цветовые свойства материала: повышение температуры обработки ведет к заметному потемнению древесины, что приводит к изменению цветовых характеристик конечного композита. В связи с этим для удобства прогнозирования контролирования цвета конечного изделия предложена регрессионная математическая модель, которая получена в результате цветового анализа композитов на основе PLA и базируется на цветовом коде RYB. Предложенная математическая модель, задавая температуру обработки древесного наполнителя, позволяет прогнозировать интенсивности красного, желтого и синего составляющих для последующего визуального представления цвета конечного композитного состава с помощью стандартных компьютерных программ.

Авторы: Г.А. Сабирова, Н.Р. Галяветдинов, Р.З. Хайруллин, Ш.Р. Мухаметзянов

МАТЕМАТЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЦВЕТОВЫХ ХАРАКТЕРИТИК ДРЕВЕСНО-НАПОЛНЕННЫХ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ PLA

Экологическая обеспокоенность многих стран, стремящихся к сохранению природных ресурсов, стимулирует разработки, производство и потребление биоразлагаемых композиционных материалов. Однако в виду их высокой стоимости перспективным является добавление в композиты различных наполнителей, например, древесной муки. Преимуществами использования композитов с древесным наполнителем являются стойкость к атмосферным воздействиям, экологичность, легкость механической обработки, возможность утилизации отходов. С целью улучшения свойств и расширения сфер использования таких композитов возможно применение термомодификации наполнителя, которое придает древесине такие свойства, как: высокая твердость, водостойкость, химическая и биологическая устойчивость. Термическое модифицирование заключается в нагреве древесины в интервале температур от 150 до 230 °С без доступа кислорода. При этом значительно меняются цветовые свойства материала: повышение температуры обработки ведет к заметному потемнению древесины, что приводит к изменению цветовых характеристик конечного композита. В связи с этим для удобства прогнозирования контролирования цвета конечного изделия предложена регрессионная математическая модель, которая получена в результате цветового анализа композитов на основе PLA и базируется на цветовом коде RYB. Предложенная математическая модель, задавая температуру обработки древесного наполнителя, позволяет прогнозировать интенсивности красного, желтого и синего составляющих для последующего визуального представления цвета конечного композитного состава с помощью стандартных компьютерных программ.

Авторы: Г.А. Сабирова, Н.Р. Галяветдинов, Р.З. Хайруллин, Ш.Р. Мухаметзянов

ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИУРЕТАНА И ШЕЛУХИ ОВСА

В работе рассматриваются вопросы получения композиционного материала на основе литьевого полиуретана и измельченной до состояния муки шелухи овса, а так же определение показателей физико-механических свойств полученных композитов и установление закономерностей влияния содержания наполнителя в материале на его свойства. Для полученных образцов наполненных полиуретанов были определены показатели следующих физико-механических свойств: плотность, твердость по Бринеллю, контактный модуль упругости при сжатии, пластичность, число упругости, ударная вязкость, предел прочности при изгибе, водопоглощение за 24 часа и водопоглощение за 30 суток. Установлены зависимости между содержанием в образцах муки шелухи овса и их физико-механическими свойствами. Данные зависимости приведены в виде полиномов второй степени.

Авторы: Д.Д. Чирков, А.Д. Кудрявцев, П.С. Захаров, А.Е. Шкуро, В.В. Глухих, О.Ф. Шишлов