The mathematical model of the interaction of the rotary of the working body with trees and shrubs, and stumps
Authors: Платонов А.А. , Платонова М.А. 
Published: September 2020

В настоящее время по сети железных дорог России продолжает оставаться актуальной проблема удаления нежелательной древесно-кустарниковой растительности с полосы отвода. Неоспоримые отрицательные последствия наличия нежелательной растительности на объектах инфраструктуры железных дорог вызывают необходимость проведения мероприятий по предупреждению появления и искоренению высших растений с целью обеспечения бесперебойности и безопасности перевозочного процесса в целом. С учетом этого в 2014 г. в рамках исследования кинематики и динамики малозвенных механизмов лесных машин моделировалось взаимодействие роторного рабочего органа, управляемого манипуляторной установкой, с нежелательной древесно-кустарниковой растительностью и пнями. В работе показано, что при математическом моделировании манипулятор рассматривался как сложная система, обладающая большим количеством параметров и погруженная при этом в среду с целой совокупностью параметров, не являющихся частью разрабатываемой системы. На основе анализа рабочего процесса удаления нежелательной древесно-кустарниковой растительности были определены кинематические характеристики перспективных схем манипуляторов, в частности, аналитические зависимости максимального и минимального радиусов рабочей зоны от ряда входных параметров, а также получен ряд графических зависимостей. При составлении обобщенной динамической модели взаимодействия роторного рабочего органа с порослью и пнями установлена аналитическая зависимость отклонения точки контакта поросли под воздействием резца ротора в направлении его вращения от ряда входных параметров. Сделан вывод о перспективах проведенных аналитических исследований, позволяющих получить ряд важнейших практических рекомендаций не только для рассмотренной системы манипулятора и роторного рабочего органа, но и для целой системы машин, обладающих определенными общими свойствами.

At present, the Russian railway network continues to be the actual problem of removing unwanted trees and shrubs from the strip withdrawal. The undeniable negative consequences the presence of unwanted vegetation on the objects of the railway infrastructure is the need for measures to prevent and eradicate the appearance of higher plants in order to ensure for uninterruptible and secure of the transportation process as a whole. With this in mind, in 2014 in a study of kinematics and dynamics few detailed mechanisms of forest machines modeled the interaction of the working body of the rotor controlled manipulator, with unwanted trees and shrubs, and stumps. The work shows that at mathematical modeling the manipulator considered by as a complicated system with a large number of parameters and at the same time immersed in an environment with a whole set of parameters that are not part of the developed system. Based on the analysis the workflow removing unwanted trees and shrubs have been identified kinematic characteristics of promising schemes of manipulators, in particular analytical dependences of the maximum and minimum radii of the working area from a number of input parameters, and obtained a number of graphic dependences. In compiling the generalized dynamic interaction model rotary working body with shoots and the stumps installed analytical dependence of the deviation of the contact point shoots under the influence of the cutter in the direction of rotor rotation from a number of input parameters. The conclusion is made about the prospects of conducted analytical studies to obtain a number of important practical guidance not only for the consideration of the rotary arm and the working body, but also for the whole system of machines that have certain common properties.