Введение к работе
Актуальность темы. Лесопокрытая площадь Северо-Западного федерального региона, в состав которого входит и Республика Карелия, составляет более 70 млн. га. В большинстве случаев заготовка древесины на этой территории сопряжена со значительными трудностями, в силу того, что значительную часть этой площади (до 65-70%) занимают почвы III и IV категорий, представляющие собой почвы с низкой несущей способностью. По этой причине круглогодичное использование лесозаготовительной техники на этих территориях затруднено по условию проходимости. Единственно возможной для всесезонных лесозаготовительных работ остается гусеничная техника.
В настоящее время основными лесозаготовительными гусеничными машинами остаются тракторы производства ОАО «Онежский тракторный завод» (г. Петрозаводск) и ОАО «Алтайский трактор» (г. Рубцовск). В силу ряда причин, одной из которых является географическая близость, гусеничные тракторы «Онежского тракторного завода» составляют подавляющее большинство всего парка лесозаготовительных машин на предприятиях региона.
Конструкции эксплуатируемых тракторов разрабатывались несколько десятилетий назад, когда определяющим фактором являлась проходимость. Созданные таким образом машины обеспечили возможность проведения лесозаготовительных работ на значительной части территории Северо-Запада РФ. Однако многолетний опыт их эксплуатации свидетельствует о значительном негативном воздействии на природную среду, и в первую очередь на лесные почво-грунты. Гусеничные машины при движении сильно уплотняют почву, образуют колею и, обеспечивая проходимость, наносят существенный экологический урон, затрудняющий лесовозобновление. На сегодняшний день одним из наиболее значимых факторов при создании лесозаготовительной техники становится ее экологическая совместимость с лесными почво-грунтами. Поэтому при проектировании машин с гусеничным движителем необходимо принимать научно обоснованные технические решения, обеспечивающие их совместимость с лесной средой.
Данная работа выполнена в соответствии с грантом Министерства образования и науки РФ по фундаментальным исследованиям в области технических наук (№ Т02-11.1-279) «Экологическая оптимизация лесозаготовок в северной и средней тайге РФ».
Цель работы. Повышение экологической совместимости гусеничного движителя лесозаготовительных машин с лесными почво-грунтами.
Задачи работы:
выбор и обоснование показателей взаимодействия гусеничного движителя с лесными почво-грунтами,
ЮС НАЦИОНАЛЬНАЯ | БИБЛИОТЕКА J
разработка математической модели взаимодействия гусеничного движителя с лесными почво-грунтами,
экспериментальное подтверждение адекватности разработанной математической модели,
обоснование рекомендации по улучшению лесозаготовительной техники с целью увеличения экологической совместимости с лесными почво-грунтами. Для решения поставленных задач необходимо:
выполнить анализ литературных источников по предмету исследования и на его основе произвести выбор и обоснование параметров взаимодействия, которые наиболее точно характеризуют его последствия,
разработать и исследовать математическую модель, которая позволила бы учитывать как технические особенности движителя, так и свойства почвы, участвующей во взаимодействии,
провести натурные эксперименты для оценки адекватности предложенной математической модели,
разработать практические рекомендации по совместимости гусеничного движителя.
Объект, предмет и методы исследования. Объектом исследования стали гусеничные лесозаготовительные тракторы. Предмет исследования - гусеничный движитель лесозаготовительных машин. Основные методы исследования -математическое моделирование взаимодействия гусеничного движителя с лесными почво-грунтами, экспериментальные исследования колееобразования, изменения плотности почвы.
Практическая значимость. На основе разработанных рекомендаций предложены технические решения по совершенствованию конструкций выпускаемой лесозаготовительной техники, что позволит уменьшить негативные с точки зрения экологии последствия ее применения.
Научные положения и результаты, выносимые на защиту:
Показатели взаимодействия гусеничного движителя с лесными почво-грунтами.
Математическая модель взаимодействия гусеничного движителя с лесными почво-грунтами.
Результаты экспериментальных исследований по оценке воздействия лесных машин на почву.
Рекомендации по обоснованию параметров гусеничного движителя с целью увеличения экологической совместимости с лесными почвами.
Научная новизна
-
Обоснован комплекс показателей, учитывающих оценку экологической совместимости гусеничных машин с лесными почво-грунтами, позволяющего учитывать проходимость и поворотливость.
-
Разработана математическая модель взаимодействия гусеничного движителя с лесными почво-грунтами. Ее отличие заключается в том, что используются
относительные конструктивные показатели и простейшие характеристики почвы, что упрощает ее применение в конкретных инженерных задачах.
-
Получены экспериментальные данные по оценке экологической совместимости гусеничных машин со стандартной и уширенной гусеницей с лесными почво-грунтами.
-
Обоснованы рекомендации по конструктивному улучшению лесозаготовительной техники с целью увеличения экологической совместимости с лесными почво-грунтами.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной
работы представлены в отчетах по НИР «Экологические последствия техноло
гических процессов в северной и средней тайге Республики Карелия» №
гос. регистрации 01.200.119178 (выполнен ПетрГУ совместно с Институтом
леса КарНИЦ РАН в рамках программы «Интеграция») и «Экологическая опти
мизация лесозаготовок в северной и средней тайге РФ» № гос. регистрации
01.200.303317., докладывались и обсуждались на международной конференции
«Новые технологии и устойчивое управление в лесах северной Европы» (10-11
ноября 2001 г.), научных семинарах кафедры тяговых машин и КАРНИЛПКа.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей.
Реализация работы. Рекомендации, разработанные на основе проведенных исследований, применяются на ОАО «Онежский тракторный завод», в учебном процессе на кафедре тяговых машин.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и результатов, списка литературных источников и приложений. Общий объем работы 118 с, 32 рисунка, 8 таблиц. Список литературных источников включает 105 наименований.
