Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования «Северный (Арктический) федеральный
университет имени М.В. Ломоносова»
Д.Г. Мясищев
СТАТИСТИЧЕСКАЯ ДИНАМИКА МАШИН
И ОБОРУДОВАНИЯ ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА
(В ПРИМЕРАХ)
Учебное пособие
Архангельск
САФУ
2017
1
Стр.1
УДК 630.377
ББК 39.33-01
М 99
Рецензенты:
А.М. Кочнев, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры
технологии лесозаготовительных производств СПбГЛТУ;
С.А. Корчагов, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, профессор
кафедры лесного хозяйства ВГМХА им. Н.В. Верещагина
М 99
Мясищев, Д.Г.
Статистическая динамика машин и оборудования лесного комплекса
(в примерах): учебное пособие / Д.Г. Мясищев; Сев. (Арктич.)
федер. ун-т им. М.В. Ломоносова. – Архангельск: САФУ,
2017. – 115 с.: ил.
ISBN 978-5-261-01205-4
На конкретных примерах проиллюстрированы различные задачи
применения методов статистической динамики в области лесной техники
– лесопромышленной и лесохозяйственной. Рассмотрен весь
цикл решения задач статистической динамики от постановки, через
процесс решения, до практического приложения полученных результатов.
Предназначено
для студентов и магистрантов, обучающихся по
направлениям бакалавриата и магистратуры, соответственно,
151000.62 и 151000.68 «Технологические машины и оборудование» и
аспирантов научной специальности 05.21.01 «Технология и машины
лесозаготовок и лесного хозяйства» всех форм обучения.
УДК 630.377
ББК 39.33-01
ISBN 978-5-261-01205-4
© Мясищев Д.Г., 2017
© Северный (Арктический) федеральный
университет им. М.В. Ломоносова, 2017
2
Стр.2
ВВЕДЕНИЕ
Технологический процесс функционирования многих машин
лесного комплекса известен давно и в этой области накоплен
огромный опыт. В любом лесозаготовительном и лесохозяйственном
предприятии имеются те или иные виды машин, механизмов и
оборудования, действующие в среде случайных факторов. Однако
для получения максимальной эксплуатационной эффективности
системы лесных машин необходимо наиболее приближенно к реальному
явлению (стохастическому, т.е. вероятностному протеканию
исследуемых процессов) решать вопросы обоснования их
конструктивных параметров и характеристик, что сегодня оставляет
желать лучшего. Следует отметить, что в том или другом аспекте
эти задачи решались специалистами отечественной лесной техники.
Это отражено, например, в работах Александрова В.А., Андреева
В.Н., Анисимова Г.М., Антипина В.П., Баринова К.Н., Варавы
В.И., Гасымова Г.Ш., Добрынина Ю.А., Кочнева А.М., Семенова
М.Ф. и многих других исследователей.
В настоящее время российское лесное машиностроение переживает
не лучшие времена и имеет место активное вливание зарубежной
лесной техники, но, тем не менее, необходимо работать на
перспективу. При этом будущие специалисты по механизации лесозаготовительного
производства, лесного хозяйства и лесных
складов должны быть компетентны в вопросах создания совершенных
по эксплуатационной эффективности конструкций машин
и механизмов для работы в лесном комплексе, с учетом вероятностной
природы факторов среды функционирования оборудования.
Чтобы получить элементарные знания и навыки, компетентность
в рассматриваемом вопросе, наиболее рационально ориентироваться
на конкретные разнообразные характерные для лесной
техники примеры, в исследовании которых автор принимал непосредственное
участие.
3
Стр.3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ........................................................................................................... 3
1. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕРОЯТНОСТНЫХ
(СТОХАСТИЧЕСКИХ, СЛУЧАЙНЫХ) СИСТЕМ ....................... 4
1.1. Случайные величины .......................................................................... 4
1.2. Случайные процессы и их характеристики ...................................... 5
2. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ДИНАМИКА ЛЕСНЫХ АГРЕГАТОВ
НА ШАССИ МИНИТРАКТОРОВ (МОТОБЛОКОВ) .............................. 8
2.1. Выбор многоцелевого почвообрабатывающего шлейфа ................. 8
2.1.1. Предпосылки к обоснованию почвообрабатывающих
агрегатов и их технологий ......................................................... 8
2.1.2. Идентификация динамической модели мотоплуга ................ 20
2.1.3. Идентификация динамической модели мотокультиватора .... 28
2.1.4. Альтернативный лесопожарный агрегат: канавокопательгрунтомет
................................................................................... 34
2.1.5. Вероятностные характеристики лесного почвенного фона
для лесопожарной обработки ................................................... 39
2.1.6. Сравнительная оценка альтернативных лесопожарных систем
на шасси мотоблока ......................................................... 46
2.2. Определение вероятностных энергетических показателей компонентов
лесопожарных систем ...................................................... 47
2.3. Выбор итогового варианта системы для лесопожарного процесса
................................................................................................... 56
3. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЕКТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЛЕСНОГО
ТРАНСПОРТЕРА ТИПА «МОТОБЛОК + ПРИЦЕП» ДЛЯ ВЫВОЗКИ
ДРЕВЕСИНЫ В ПОЛНОСТЬЮ ПОГРУЖЕННОМ ПОЛОЖЕНИИ .... 62
3.1. Математическая модель лесного транспортера для вывозки древесины
от рубок ухода в молодняках с учетом фактора статистической
динамики ........................................................................... 62
3.2. Обоснование исходных данных из статистической динамики
агрегата .............................................................................................. 70
3.3. Результаты моделирования .............................................................. 77
112
Стр.112
4. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ДИНАМИКА ЛЕСОПОГРУЗЧИКА КРАНОВОГО
ТИПА ............................................................................................... 80
4.1. Объект исследования......................................................................... 80
4.2. Теоретические исследования нагруженности ходовой части
лесопогрузчика с использованием элементов статистической
динамики ............................................................................................ 82
4.2.1. Методы исследования в статистической динамике ............... 82
4.2.2. Основные положения по вариационному исчислению ......... 86
4.2.3. Разработка динамической модели системы «микропрофиль
крановых путей – нагруженность ходовой тележки лесопогрузчика
типа КБ» ................................................................. 87
4.3. Методика экспериментальных исследований нагруженности
ходовой тележки крана-лесопогрузчика типа КБ............................ 90
4.3.1. Тензометрирование ................................................................... 90
4.3.2. Оборудование и аппаратура исследований ............................ 90
4.3.3. Условия проведения эксперимента ......................................... 93
4.4. Результаты экспериментальных исследований............................... 95
4.4.1. Определение корреляционной связи нагруженности
ходовой тележки лесопогрузчика типа КБ и микропрофиля
подкранового пути ........................................................ 95
4.4.2. Определение коэффициента корреляции Пирсона ................ 98
4.4.3. Статистическая идентификация динамической системы
«микропрофиль подкрановых путей – нагруженность ходовой
тележки» лесопогрузчика типа КБ .......................... 100
4.5. Сравнение теоретических и экспериментальных данных ............ 105
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................ 107
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ....................................... 18
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ...................................... 111
113
Стр.113
Учебное издание
Мясищев Дмитрий Геннадьевич
СТАТИСТИЧЕСКАЯ ДИНАМИКА
МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА
(В ПРИМЕРАХ)
Учебное пособие
Редактор Е.А. Зажигина
Оригинал-макет М.Н. Абрамовой
Дизайн обложки Е.А. Банниковой
Подписано в печать 25.01.2017. Формат 60×84/16.
Усл. печ. л. 6,6. Тираж 70 экз. Заказ № 4008.
Издательский дом им. В.Н. Булатова САФУ
163060, г. Архангельск, ул. Урицкого, д. 56
114
Стр.114