Лесотехнический журнал Научный журнал 2012 г. №1 (5)

Привод вибрационного механизма от основного и автономного источников отличаются значительными затратами энергии, необходимой для работы вибратора, однако имеют высокую эффективность вследствие большого диапазона возбуждения амплитудно-частотных характеристик. В то время как возбуждение колебаний от рабочих органов орудий практически не требует дополнительных затрат энергии, значения возможных величин вибраций ограничены и, следовательно, возможности такого способа возбуждения имеют определенные пределы и недостаточно эффективны.

По способу воздействия на рабочие органы вибрационные механизмы подразделяются на действующие: непосредственно на рабочие органы, через промежуточные звенья и автоколебательного типа. Наибольший интерес представляют вибрационные механизмы с непосредственным приводом на рабочие органы. Это обеспечивает полную передачу возмущающего воздействия на рабочие органы, исключает воздействие колебаний на раму и другие элементы машины, что не приводит к негативным последствиям, таким как развитие профессиональных заболеваний у оператора и низкая эффективность используемого способа вибровозбуждения. Наличие у вибрационного механизма промежуточных звеньев во многом усложняет конструкцию и делает ее более дорогой, менее надежной и удобной. Механизмы автоколебательного типа, с точки зрения удобства, достаточно компактны и недороги, но, как правило, в основном применяется принудительный способ возбуждения вибрации, так как автоколебания имеют очень посредственные результаты в работе.

По месту расположения на орудии вибрационные механизмы можно разделить на располагающихся на: раме орудия, группе рабочих органов, каждом рабочем органе, а также комбинированное исполнение. Расположение вибратора на раме ведет к таким отрицательным последствиям как: рассеивание энергии колебаний, ухудшающее качество выполняемых работ; снижение комфорта оператора с развитием в последующем вибрационной болезни; разрушению самой рамы. Наилучшим вариантом монтажа является расположение на каждом рабочем органе, что дает вибрационным механизмам максимально концентрировать энергию колебаний. На группе рабочих органов имеет смысл устанавливать вибратор при непосредственной близости рабочих органов друг относительно друга. Возможны комбинации компонования на орудии, например, расположение вибрационного механизма на раме с одновременной передачей вибрации непосредственно к рабочим органам.

По типу привода к рабочим органам вибрационные механизмы делятся на механические, гидравлические, пневматические, электромеханические, электромагнитные, возбуждаемые генератором автоколебаний и комбинированные. Механические вибраторы имеют определенное распространение, однако им присущи недостатки: шумность в работе, сравнительно быстрый износ трущихся деталей, невысокие значения КПД. Пневматические вибрационные механизмы, несмотря на кажущуюся простоту, требуют дополнительную компрессорную станцию, место для ее установки и значительную металлоемкость [3]. Электрические вибрационные механизмы компактны, гибки. Однако и у них есть недостатки. Например, электромеханические вибраторы имеют необходимый пусковой момент, превышающий на порядок значение мощности, необходимой в работе. Электромагнитные вибраторы требуют установки дополнительных генераторов, потребляющих определенную мощность двигателя. К недостаткам электрических вибраторов относят трудность регулирования амплитудно-частотной характеристики и ограничение минимальных величин колебаний определенными значениями [1, 3]. Более современным и перспективным способом возбуждения колебаний является гидравлический. К достоинствам гидравлического типа привода относят повышенную удельную мощность, возможность в широком диапазоне варьировать амплитуду и частоту вибраций, низкую шумность в работе, небольшие габариты. Кроме того большинство технологических машин гидрофицированы, и позволяют встраивание гидровибраторов в гидросистему машины [2].

По типу управления механизмы, генерирующие колебания, делят: с ручным, автоматическим и комбинированным способом управления. Наилучшими в эксплуатации являются вибраторы с автоматическим управлением, которые в зависимости от условий работы могут менять параметры вибрации автоматически. На практике же, чаще всего, используются комбинированный или ручной способы управления, так как в точности установить необходимые параметры вибрации, как правило, не представляется возможным, а в процессе работы требуется дополнительная регулировка параметров колебаний под те или иные условия, или выставление этих параметров перед началом работы.

По энергосбережению вибрационные механизмы можно разделить на: без рекуперации энергии, с частичной рекуперацией, с полной рекуперацией. Использование рекуперативных систем позволит аккумулировать бесполезные потери энергии в процессе работы и разгрузить двигатель машины. Частичная рекуперация подразумевает аккумулирование энергии только в определенные периоды, например, при движении машины к месту выполняемой работы, когда вибрационный механизм можно отключить, а энергию на его работу запасти при помощи дополнительного аккумулятора.

Выполненная на основе анализа классификация позволит систематизировать существующие вибрационные рабочие органы, а также существенно ускорить разработку и модернизацию существующих конструкций в научно-исследовательских и проектных организациях, конструкторских бюро для дальнейшего внедрения этих конструкций на серийных машинах.

2. Варсанофьев В.Д., Кузнецов О.В. Гидравлические вибраторы. – Л.: Машиностроение. Ленигр. отд-ние, 1979. 144 с.

3. Демьяченко А.Г. Вибрационные технологии и вибровозбудители в сельхозпроизводстве // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2006. № 11. С. 34-35.

4. Зима И.М., Малюгин Т.Т. Механизация лесохозяйственных работ: учеб. пособие. – М.: Лесная промышленность, 1976. 416 с.

5. Дубровский А.А. Вибрационная техника в сельском хозяйстве. – М.: Машиностроение, 1968. 204 с.

6. Посметьев В.И. Обоснование перспективных конструкций предохранителей для рабочих органов лесных почвообрабатывающих орудий: монография. – Воронеж: ВГЛТА, 2000. 248 с.

7. Третьяков А.И. Повышение эффективности лесных дисковых орудий с помощью принудительной вибрации их рабочих органов // Лесотехнический журнал. Научный журнал / ГОУ ВПО «ВГЛТА». Воронеж, 2011. № 4. С.118-122.

На основе обобщенной расчетной схемы фрезерной лесохозяйственной машины с центральным приводом [1] и ориентируясь на компьютерную программу [2], описывающую процесс ее работы, были выполнены расчеты по выявлению зависимостей на максимальную динамическую нагруженность числа стопорящихся рабочих органов в крайних (левой и правой) массах системы, а также влияния параметров демпфирующих сопротивлений на динамические нагрузки в процессе работы предохранителя.

С увеличением числа стопорящихся рабочих органов правой массы n₂ при стопорении любого количества рабочих органов левой массы, например n₃=4, происходит возрастание динамического момента в правом упругом звене M₁₂ (рис. 1) и снижение в левом M₁₃ (рис. 2).

Снижение динамических нагрузок в правом упругом звене M₁₂ наблюдается в том случае, если происходит увеличение числа стопорящихся рабочих органов в левой массе n₃ (рис. 2), при этом максимальные динамические моменты в левом звене также возрастают (рис. 1).

Максимальные динамические нагрузки в рассматриваемой системе возникают в правом упругом звене при сочетании n₂=0 и n₃=4, а в левом при n₂=4 и n₃=0, и составляют M₁₂=M₁₃=190,8 Нм.

При одинаковом отключении рабочих органов в левой и правой массах системы, динамические нагрузки снижаются в обоих звеньях системы за счет одинакового отключения масс рабочих органов от общих моментов крайних масс системы.

Рис. 1. Графики зависимости максимальной динамической нагруженности в упругом звене системы M₁₂ от числа стопорящихся рабочих органов в правой массе n₂ и в левой массе n₃

Р ис. 2. Графики зависимости максимальной динамической нагруженности в упругом звене системы M₁₃ от числа стопорящихся рабочих органов в правой массе n₂ и в левой массе n₃

Для более полного анализа влияния параметров демпфирующих сопротивлений на величину максимальных динамических нагрузок, возникающих в системе, предусматривалось изменять в программе величину приведенного демпфирующего сопротивления в правом звене, при одинаковом количестве стопорящихся рабочих органов в обеих крайних массах n₁₂=n₁₃=1 и неизменных их жесткостях C₁₂=C₁₃=3570 Н/рад. Величина демпфирующих сопротивлений правого звена изменялась в пределах: β₁₂=0,03; 0,07; 1,1; 1,5; 1,9; 2,3; 2,7 Нмс² (рис. 3).

Рис. 3. График зависимости максимальных динамических моментов в упругих звеньях системы (правом – М₁₂, левом – М₁₃) от демпфирующих сопротивлений в правой массе:

1 – правое звено, 2 – левое звено

При увеличении коэффициента β₁₂ происходит снижение максимальной динамической нагруженности в обоих звеньях системы. Однако демпфирование оказывает слабое влияние на величину максимального момента срабатывания, что подтверждает исследования других авторов, в которых говорится о том, что на величину максимальных динамических нагрузок, т. е. первую амплитуду колебаний системы, коэффициент демпфирующих сопротивлений не оказывает влияния [3, 4]. Но в общем случае с увеличением демпфирования снижается и жесткость системы, что ведет к снижению динамических нагрузок.

Существенное влияние коэффициент демпфирующих сопротивлений оказывает на величину амплитуды затухания динамических нагрузок после стопорения рабочих органов и дальнейшей пробуксовки их предохранителей. Динамическая система с меньшим коэффициентом демпфирующих сопротивлений имеет наибольшую амплитуду затухания динамических нагрузок по величине, а с большим коэффициентом демпфирования - меньшую. Так, например, в момент пробуксовки рабочего органа, равным 0,1 сек, при β=1,1 Нмс², величина динамических нагрузок составляет M=99 Нм, в то же время при значении β=2,3 – M=80 Нм, т. е. снижение в 1,24 раза.

Если коэффициент демпфирующих сопротивлений оказывает слабое влияние на величину максимальных динамических нагрузок, то параметры жесткостей упругих звеньев системы на их значения оказывают решающее значение, рис. 4. Для построения данного графика и выявления влияния параметров жесткости на максимальные нагрузки, в разработанной программе изменялась жесткость правого упругого звена. Установлено, что с увеличением жесткости правого звена C₁₂ в нем происходит увеличение максимального момента. Так, увеличение жесткости правого упругого звена в 2,5 раза приводит к возрастанию в нем максимальных нагрузок в 1,5 раза.

Рис. 4. Зависимость максимальных динамических моментов в правом упругом звене системы M₁₂ от жесткости правого упругого звена

Также были произведены расчеты по выявлению влияния частоты вращения на максимальные динамические нагрузки, возникающие при перегрузке рабочих органов. Анализ расчетов показал, что максимальные нагрузки увеличиваются с возрастанием частоты вращения приводных линий.

Выполненные теоретические исследования показали, что такие параметры системы как жесткость, демпфирование, число стопорящихся рабочих органов и их сочетание, а также частота вращения ее ведущих частей на величину максимальных динамических нагрузок оказывает неоднозначное действие, что необходимо учитывать при разработке новых и модернизации существующих лесохозяйственных фрезерных машин и их защитных устройств от перегрузок.

Библиографический список
1. Щеблыкин П.Н. Совершенствование предохранительного оборудования от перегрузок фрезерных лесохозяйственных машин: дис. … канд. техн. наук: 05.21.01. / Щеблыкин П.Н., ВГЛТА. Защищена 01.07.2005. Воронеж, 2005. 151с.: ил. + прил.

2. Свидетельство №2005611508 Программа расчета динамических нагрузок, возникающих при перегрузке рабочих органов лесохозяйственных машин / П.Н. Щеблыкин, Р.Г. Боровиков, И.Н. Журавлев - №2005610899. Заявл. 26.04.2005, Опубл. 20.06.2005

3. Карамышев, В.Р. Совершенствование защиты ротационных лесохозяйственных машин от перегрузок.: Дис. … доктор. техн. наук: 05.21.01./ Карамышев В.Р., ВГЛТА. - Воронеж, 1989.- 515с.

4. Голубенцев А.Н., Лиховец П.И. Динамика машин с упругими звеньями и предохранительной муфтой // Динамика крупных машин. М.: Машиностроение, 1969. С. 66-74.

УДК 630*232+630*165:630*174.754

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ КУЛЬТУРЫ – ИНСТРУМЕНТ СОХРАНЕНИЯ БИОРАЗНООБРАЗИЯ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В УСЛОВИЯХ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЛЕСОСТЕПИ

Т. Е. Галдина, М. М. Романова, К. С. Ситников

ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»

tatyana_galdina@mail.ru



Одним из наиболее распространенных видов древесных растений на территории России и сопредельных стран является сосна обыкновенная – Pinus sylvestris L. На долю сосновых насаждений приходится около 18 % покрытой лесом площади.

Необходимость сохранения генетического потенциала сосновых лесов, сохранения биоразнообразия с целью повышения их устойчивости приобретает все большее значение в связи с глобальным потеплением климата и нарастающим антропогенным воздействием на лесные экосистемы. В настоящее время интенсивная эксплуатация сосновых лесов, повышение рекреационной нагрузки, многочисленные пожары, массовые поражения вредителями приводят к значительному сокращению лесопокрытой площади, исчезновению ценных популяций, снижению биоразнообразия вида. Как отмечено в работах многих лесоводов (Shutyaev A.M, 1997; Вересин М.М., 1987), из-за высокой нестабильности сохранения генофонда сосны обыкновенной, несмотря на высокие уровни ее внутрипопуляционной изменчивости и известную высокую адаптируемость, прогнозируются быстрые изменения в распределении площадей насаждений. Другим поводом для охраны генетических ресурсов рода Pinus является появление искусственных насаждений неизвестного случайного происхождения.

Следовательно, сохранение генетического разнообразия вида и его структурной организации возможно только при условии сохранения генофонда каждой популяции, а для этого необходимо разработать систему или структуру популяций вида, в которой отражена общая картина генетического разнообразия и четко установлены границы. То есть популяционная структура вида является основой сохранения его генофонда (Виндякин А.И., 1991; Животовский Л.А., 1991; Правдин Л.Ф., 1964; Мамаев С.А., 1973).

Одним из методов изучения структуры популяции вида являются географические культуры. С практической точки зрения географические культуры могут служить для отбора и селекционного испытания, базой для создания лесосеменных плантаций с улучшенным репродуктивным материалом. Они остаются актуальными для выявления географической неоднородности вида.

Таким образом, в целях рационального воспроизводства сосновых лесов в Центральной лесостепи, повышения их экологического и ресурсного потенциала особое внимание необходимо уделять организации и эффективному использованию лесосеменной базы естественных популяций, выделенных на базе изучения формового разнообразия, географической и экологической изменчивости сосны обыкновенной в географических культурах центральной лесостепи. Следовательно, географические культуры, как объект, инструмент сохранения биоразнообразия, являются важным резервом повышения продуктивности и устойчивости вновь создаваемых лесов на генетико-селекционной основе в данном регионе.

Объектом нашего изучения явились географические культуры, заложенные в 1959 году под руководством проф. М.М. Вересина на территории Рамонского лесничества Воронежского лесхоза. Опыт является одним из самых крупных в СНГ. Семена получены через сеть контрольно-семенных станций (популяционные сборы в сухих и свежих борах в условиях А, В, С). Всего получено 245 образцов, представляющих 228 лесхозов. Крайние пункты заготовки семян по широте – 4043^′′ и 6430′′ с.ш., по долготе – 2105′′ и 12738′′ в.д.

Изучение опытных культур проводилась на 33 пробных площадях из таежной и хвойно-широколиственых зон. Различия по широте между крайними составили от Воронежской области (5110′′ с.ш.) до Архангельской (6430′′ с.ш.), и по долготе от Калининграда (2105′′ в.д.) до Перми (5520′′ в.д.) (табл. 1).

Культуры расположены в лесостепной части области, в типе условий произрастания А_2. Почва на участке культур серая супесчаная слаборазвитая. До закладки опыта на участке было сельхозпользование. Посадка проводилась 2-летними сеянцами под меч Колесова по сплошной обработанной почве на старой залежи. Каждый экотип высажен на площади 0,05 га.

Таблица 1

Географические пункты заготовки семян сосны обыкновенной для закладки культур

№ п/п	Лесосеменной район	Республика, область	Лесхоз, лесхоззаг.	Географические координаты
				с. ш.	в. д.
1	2	3	4	5	6
1	Южнокарельский(5)	Карелия	Заонежский	64 30′	32 00′
2	Двинско-мезенская(3)	Архангельская	Онежский	63 45′	37 40′
3	Сухоно-унженский(8)	Вологодская	Череповецкий	60 15′	37 40′
4	Северо-запаный(7)	Ленинградская	Рощинский	60 15′	29 40′
5	Эстонский(11)	Эстония	Таллинский	59 25′	23 17′
6	Сухоно-унженский(8)	Костромская	Мантуровский	58 18′	44 42′
7	Северо-западный(7)	Псковская	Струго-красненский	58 15′	25 50′
8	Северо-западный(7)	Новгородская	Валдайский	58 00′	33 15′
9	Центральный(17)	Ярославская	Рыбинский	57 08′	38 40′
10	Латвийский(12)	Латвия	Угальский	57 28′	21 35′
11	Среднепредуральский(10)	Пермская	Осинский	57 22′	55 20′
12	Центральный(17)	Калининская	Калининский	56 48′	35 50′
13	Вятский(9)	Горьковская	Павловский	56 05′	43 05′

Окончание табл. 1

1	2	3	4	5	6
14	Средневолжский (21)	Татарская	Красноборская	55 55′	53 05′
15	Центральный(17)	Тверская	Полесский	54 55′	21 05′
16	Литовский(13)	Литва	Койщадорский	54 50′	24 20′
17	Центральный(17)	Рязанская	Солотинский	54 45′	39 50′
18	Беларусский (15)	Минская	Борисовский	54 20′	28 30′
19	Приволжский (18)	Мордовия	Зубовский	54 05′	42 40′
20	Средневолжский (21)	Пензенская	Кузнецкий	53 05′	46 40′
21	Центрально-черноземный(20)	Тамбовская	Тамбовский	52 40′	42 45′
22		Воронежская	Воронежский (Усманский)	51 50′	39 30′
23	Полесский(19)	Сумская	Королевецкий	51 40′	33 20′
24	Центрально-черноземный(20)	Курская	Рыльский	51 35′	34 30′
25	Полесский(19)	Черниговская	Черниговский	51 30′	31 18′
26	Центрально-черноземный(20)	Белгородская	Старо-оскольский	51 20′	37 45′
27	Полесский(19)	Волынская	Машвичский	51 15′	25 30′
28	Центрально-черноземный(20)	Воронежская	Хреновской	51 10′	40 20′
29	Полесский(19)	Житомерская	Каростенский	50 59′	28 52′
30	Днепровско-правобережный лесостепной(25)	Тернопольская	Кременецкий	50 10′	25 20′
31		Виницкая	Яковский	49 32′	30 28′
32	Приволжский(18)	Марий Эл	Муш-Мари	48 42′′	56 20′
33	Карпатская(24)	Дрогобынск	Стрийский	48 18′	23 45′

Расстояние между рядами  1,5 м, в ряду между сеянцами  0,5 м. Культуры чистые по составу. Общая площадь 26 га. Рубки не проводились. Возраст деревьев в период исследований  47 лет.

С 2006-2010 гг. на отобранных участках проводили исследования географических культур закладки 1959 года (рис. 1). Для этого в отобранных климатипах закладывалась пробная площадь, на которой проводился сплошной перечет деревьев с подробным описанием последних по определенной форме и учет пустых посадочных мест. Это позволило определить сохранность культур. Для каждого дерева отмечались классы полнодревесности, прямоствольности, суковатости по принятым условным индексам.

жүктеу/скачать 6.27 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: