Voronezh, Voronezh, Russian Federation
Modeling of cutter and shoots supporting device is done that will improve the completeness of shoots cutting of minor trees and shrubs and the effectiveness of brush cutter. In quality support proposed shoots supporting device. They provide support the vegetation having small resistance to a bend, at milling. When creating the model finite element method was used. It enables maximum adequately mathematically describe cutter and supporting device. Cutter surface was divided into a large number of flat triangles, which are easily joined together and allow you to reproduce any form of surface.
model, cutter, supporting device, shoots, brush cutter, triangle
Срезание тонкомерной поросли второстепенных древесно-кустарниковых пород при осветлении культур производится кусторезами, в большинстве своем фрезерного типа: КОГ-2,3, КОМ-2,3, КОН-2,3, КО-1,5, осуществляющими безподпорное фрезерование, что является существенным недостатком, приводящим к незначительному проценту срезаемой поросли из-за отгиба стволиков [1, 2]. Для лучшего удаления поросли необходимо применять фрезерование с подпором, как это выполнено в изобретении [3], создающим благоприятные условия для срезания поросли. Это положительно скажется на качестве осветления, приведет к уменьшению количества проходов кустореза и к увеличению сроков между ними. Для разработки конструкции и обоснования параметров дополнительных устройств необходимо создать математическую модель.
В модели необходимо корректно воспроизвести сложную геометрическую форму фрезы, ее вращение, а также взаимодействие поверхностей фрезы с элементами-шарами порослевин. В рамках конечно-элементного подхода поверхности сложной формы обычно заменяются большим количеством плоских фигур [4, 5]. Как правило, в качестве элементарной фигуры используют треугольники, так как они легко стыкуются между собой и позволяют воспроизводить поверхность любой формы. Поэтому в рамках разрабатываемой модели поверхности фрезы представляются в виде совокупности элементарных треугольников.
Треугольник в трехмерном пространстве задается координатами трех его вершин Тіl(хil, уil, zil), Ті2(xі2, yі2, zi2), ТiЗ(xіЗ, yi3, zi3), где Т - обозначение точки-вершины треугольника; i - номер треугольника; индексы 1, 2 или 3 означают номер вершины для i'-го треугольника. Для образования сложных поверхностей треугольники стыкуются между собой по какому-либо ребру, при этом для соседних треугольников совпадают по две вершины (например, Τ71 = Τ81, Т72 = Т82). Рабочая поверхность фрезы в модели с некоторой степенью загрубления была разбита на 12 прямоугольников, каждый из которых состоит из двух треугольников (12 х 2 = 24 треугольника). При стыковке треугольников, как показано на рис. 1, поверхности фрезы оказываются замкнутыми вокруг фрезы, однако, по торцам фрезы остаются свободные ребра. Однако последние практически не оказывают влияния на результаты моделирования, так как выходят за области расположения по-
1. Bartenev I.M. Raschet i proektirovanie lesokhozyaystvennykh mashin: ucheb. posobie. Voronezh: VGLTA, 2010. 339 s.
2. Bartenev I.M., Malyukov SV., Posmet´ev V.V. Modelirovanie raboty kustoreza s uporami-ulavlivatelyami poroslevin //Vestnik KrasGau. 2011. № 7. S. 157-161.
3. Pat. 2429596 RF, MPK A 01 G 23/06 Kustorez / I.M. Bartenev, SV. Malyukov; zayavitel´ i patentoobladatel´ VGLTA. № 2010110219/21; zayavl. 17.03. 2010. opubl. 27.09.2011. Byul №27. 3 s.
4. Drapalyuk M.V. Sovershenstvovanie tekhnologicheskikh operatsiy i rabochikh organov mashin dlya vyrashchivaniya posadochnogo materiala i lesovosstanovleniya : diss. ... d-ra tekhn. nauk. Voronezh: VGLTA, 2006. 415 s.
5. Malyukov SV. Obosnovanie rabochego protsessa i parametrov kombinirovannogo rabochego organa kustoreza-osvetlitelya lesnykh kul´tur : diss. ... kand. tekhn. nauk. Voronezh: VGLTA, 2012. 190 s.
6. Raschet i proektirovanie stroitel´nykh i dorozhnykh mashin na EVM: uchebnik / pod red. E.Yu. Malinovskogo. M.: Mashinostroenie, 1980. 216 s.
7. Matematicheskaya model´ rabochego protsessa mashiny boykovogo tipa dlya unichtozheniya porosli. Matematicheskoe modelirovanie, komp´yuternaya optimizatsiya tekhnologiy, parametrov oborudovaniya i sistem upravleniya / P.E. Goncharov, P.I. Popikov, L.D. Bukhtoyarov [i dr.]. Voronezh: VGLTA, 2005. Vyp. 10. S. 47-54.
