Теоретические исследования рабочего процесса лесо- пожарного грунтомета-полосопрокладывателя с гидро- приводом вырезных дисковых рабочих органов

ВВЕДЕНИЕ 4
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 10
1.1 Современные технологии и технические средства для создания проти- вопожарных минерализованных полос 10
1.2 Анализ исследований рабочих процессов технологических машин и орудий с гидроприводом активных рабочих органов 24
1.3 Выводы 33
1.4 Цель и задачи исследования 33
2. Теоретические исследования рабочего процесса лесо- пожарного грунтомета-полосопрокладывателя с гидро- приводом вырезных дисковых рабочих органов 35
2.1 Обоснование конструктивно-технологической схемы лесопожарного поло- сопрокладывателя с гидроприводом вырезных дисковых рабочих ор-ганов 35
2.2 Моделирование взаимодействия вырезных сферических дисков с почвен- ной средой при прокладке противопожарных полос 37
2.3 Представление в модели гидропривода вырезных дисков 43
2.4 Особенности решения математической модели рабочего процесса вы- резного диска 44
2.5 Влияние параметров вырезных дисков на динамические, энергетиче- ские и качественные показатели рабочего процесса 47
2.6 Выводы 55
3. МЕТОДИКА И АППАРАТУРА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВА- НИЙ 58
3.1 Программа экспериментальных исследований 58
3.2 Оборудование и методика экспериментальных исследований 59

3.3 Методика проведения исследований в лабораторных условиях по опре- делению энергетических показателей на основе теории планирования полного факторного эксперимента. 63
3.4 Методика определения качественных показателей экспериментального образца полосопрокладывателя в полевых условиях 66
3.5 Выводы 68
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНО-ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 68
4.1 Определение динамических и энергетических показателей лесопожар- ного полосопрокладывателя с гидроприводом вырезных дисковых ра- бочих органов в лабораторных условиях 69
4.2 Результаты исследования рабочих процессов на основе метода
полно-факторного эксперимента 84
4.3 Определение качественных показателей рабочего процесса дисковых рабочих органов 89
4.4 Выводы 92
5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬ- НОГО ОБРАЗЦА 94
5.1 Определение показателей эффективности экспериментального образца в полевых условиях 94
5.2 Технико-экономическое обоснование опытного образца. 97
5.3 Выводы 101
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 106
ПРИЛОЖЕНИЯ 119
Приложение А Расчет технико-экономической эффективности лесопожар- ного полосопрокладывателя 119
Приложение Б Акты внедрения в производство 121
Приложение В Статистические характеристики. 127
Приложение В Патент на изобретение и свидетельства ЭВМ 129

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность исследования. В настоящее время в лесном хозяйстве важнейшей проблемой является эффективное проведение предупредительных и лесопожарных работ. Противопожарные минерализованные полосы проклады- вают 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 дру- гими. 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 препят- ствиями. В последнее время появились грунтометы-полосопрокладыватели с подготовкой почвенного вала перед фрезами-метателями. Для этих целей ис- пользуются диски со сплошным лезвием, которые недостаточно рыхлят пласты почвы. Диски с вырезной режущей кромкой лучше заглубляются в почву и бо- лее полно разрыхляют пласт. Перспективным направлением является примене- ние гидропривода дисковых рабочих органов. Проведенные исследования рабо- чих процессов лесопожарных грунтометательных машин недостаточно полно раскрывают процесс взаимодействия с почвой вырезных дисковых рабочих ор- ганов с принудительным вращением от гидропривода, а также их влияния на эффективность рабочих процессов. Поэтому необходимо проведение дополни- тельных исследований по совершенствованию технологии создания минерали- зованных полос для предупреждения и тушения лесных низовых пожаров и раз- работке новых конструкций лесопожарных машин с гидроприводом вырезных дисковых рабочих органов. Таким образом, тема диссертационной работы для лесного хозяйства является актуальной и востребованной. Диссертационные ис- следования рабочих процессов лесопожарного грунтомета-полосопрокладыва- теля с гидроприводом вырезных дисковых рабочих органов проведены при вы- полнении госбюджетной НИР кафедры механизации лесного хозяйства и проек- тирования 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 туше- ния 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 рабо- чих органов требует дополнительных исследований, направленных на изучение процесса взаимодействия с почвой вырезных дисковых рабочих органов с при- нудительным вращением от гидропривода, а также их влияния на эффектив- ность рабочих процессов.

Весь текст будет доступен после покупки

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 спосо- бами. 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 соблюде- ны 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, применяе- мой 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. Гон- чаров, 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 распростране- ние 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), ко- торый агрегатируется на передней навеске трактора Т-130, образует после паро- хода минерализованную полосу шириной до 1,3 м и глубиной обработки до 30

см [22, 23, 25-27]. Недостатком лемешных плугов является низкая проходи- мость на лесных объектах из-за заякоревания под крупные корни, а ширина прокладывемых минерализованных полос недостаточна для задержания низо- вого 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


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. Произ- водительность 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 минерализо- ванные полосы быстро зарастают растительностью и противопожарные полосы надо подновлять.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных ре- шений [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 ма- шин 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 техноло- гии в лесном комплексе [Текст]: учеб. пособие / И. М. Бартенев. – Воронеж: ФГБОУ ВПО «ВГЛТА», 2014. – 107 с.
6. Бартенев, И.М. Особенности численного интегрирования системы диф- ференциальных 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.

Весь текст будет доступен после покупки