AGRIS - 

2023

Г.Ф. Прокофьев | О.Л. Коваленко

Один из крупных недостатков ленточнопильных станков – низкая долговечность ленточных пил. Во время работы из-за усталостных явлений в межзубовых впадинах ленточных пил образуются трещины, которые, развиваясь, приводят к разрушению пил. Прочность ленточных пил считается обеспеченной, если коэффициент запаса прочности не менее требуемого. Рекомендовано принимать коэффициент запаса прочности равным 2. Выполнены расчеты на прочность ленточных пил с использованием схематизированной диаграммы предельных амплитуд. Выведена формула для расчета коэффициента запаса прочности ленточной пилы. По представленной формуле рассчитан коэффициент запаса прочности ленточных пил, изготовленных по ГОСТ 6532–77, которые применяются в делительных ленточнопильных станках. Полученный коэффициент запаса прочности – 1,44. Для ленточных пил данное значение является крайне низким, так как намного меньше требуемого. Для продолжительной и надежной эксплуатации ленточных пил необходима их регулярная заточка не только для обеспечения требуемой остроты зубьев, но и для обточки межзубовых впадин с целью удаления дефектного слоя, образующегося из-за усталостных явлений. Приводятся и другие рекомендации для повышения долговечности ленточных пил. Дана оценка долговечности пил ленточнопильного станка нового типа с криволинейными аэростатическими направляющими и зубьями, оснащенными твердым сплавом. Расчеты показали, что коэффициент запаса прочности в этом случае – 2,4, и возможна длительная и надежная эксплуатация такого станка без периодической обработки межзубовых впадин. Таким образом, ленточные пилы имеют низкую долговечность, вызванную их повышенным аварийным расходом. Это негативно отражается на их износостойкости, увеличивает затраты на подготовку и приобретение, поэтому полученные результаты имеют практическую ценность. Для цитирования: Прокофьев Г.Ф., Коваленко О.Л. Усталостная прочность ленточных пил // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 136–145. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-136-145 | One of the major disadvantages of band saws is their low durability. Breakages during the operation are mostly caused by fractures in notches between the blades of the band as a result of the fatigue phenomenon. The strength of the band saw blades is ensured if the assurance coefficient value is greater than the theoretically determined one. The value of the assurance coefficient of 2 is recommended. A schematic limit-amplitude diagram was used to calculate the durability of band saws. A formula for the estimation of the assurance coefficient was derived. It was used for the calculation of the assurance coefficients of the band saw blades manufactured in accordance with GOST 6532–77, which are applicable in dividing band saw machines. The resulting value of the assurance coefficient was 1.44. The value is extremely low for the band saws because it is much lower than required. Band saw blades should be sharpened regularly to ensure a long and reliable service life. It should be made not only to ensure the required sharpness of the blades but also to remove the defective layers in notches caused by fatigue phenomena. In the article, there are more recommendations for improving the durability of the blades of the band saws. The durability of a new type of band saw with curved aerostatic guides and hard alloy blades was evaluated. Its assurance coefficient was 2.4. Therefore, the machine can be operated reliably for a long time without regular treatment of the notches. Consequently, band saws have low durability due to their increased breakdown rate and low wear resistance. Hence, the costs of their purchase and treatment rise. Therefore, the results presented in the article are practically applicable. For citation: Prokofiev G.F., Kovalenko O.L. Fatigue Strength of Band Saws. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 4, pp. 136–145. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-136-145

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

А.В. Макаренко

Совершенствование методов и моделей предварительного расчета показателей эффективности применения манипуляторных лесозаготовительных машин на лесосечных работах преследует цель улучшить обоснованность использования тех или иных видов машин и технологий для определенных природно-производственных условий. Способом увеличения точности расчетных моделей является более полное и объективное отражение условий производственной среды и протекающих технологических процессов. Рассматривается задача по моделированию передвижения лесозаготовительной машины от одной рабочей стоянки к другой при выборе позиции с наибольшим количеством доступных деревьев. Обсуждается вопрос о распределении деревьев по территории лесосеки, разработан алгоритм и построена имитационная модель поиска мест позиционирования машины на рабочих площадках, выполнена статистическая обработка результатов. Имитационной моделью и ее программной реализацией были сформированы следующие массивы данных, необходимые для оценки эффективности работы машины: расстояние между рабочими стоянками машины с максимальным количеством доступных деревьев, время цикла заготовки и объем деревьев на стоянках. Представлены результаты статистической обработки указанных данных и обоснован выбор теоретических законов распределения вероятностей. Для оценки целесообразности выбора мест для рабочих стоянок машины с учетом расположения деревьев был использован критерий часовой производительности. Он рассчитан для варианта с фиксированным расстоянием передвижения машины, равным разности максимального и минимального вылета манипулятора, и для варианта при поиске мест стоянок с максимальным количеством доступных деревьев. Расчет критерия часовой производительности машины выполнен в виде функции случайных величин, характеризующих условия работы машины на стоянках. Для полученных результатов расчета критерия, который также является случайной величиной, произведена статистическая обработка данных. Сравнение значений критерия по вариантам показало высокую вероятность существенного увеличения производительности манипуляторной лесозаготовительной машины, которое в среднем составляет 8 % при среднем квадратическом отклонении 0,199, при использовании варианта передвижения машины с выбором места рабочей стоянки с максимально возможным количеством доступных деревьев. Для цитирования: Макаренко А.В. Эффективность применения лесозаготовительных машин с манипулятором на лесосеке // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 120–135. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-120-135 | An improvement of methods and models for preliminary estimation of the performance of harvesters in timber production intends to support better justification of the use of certain harvester types and technologies for specific natural and production conditions. It is possible to increase the accuracy of calculation models with a more complete and realistic description of the production environment and operational processes. The article presents a modelling of the harvester’s movements across cutting areas for selecting a position with the highest number of accessible trees. The investigational process involved the creation of an algorithm along with a simulation model and the statistical processing of the results. The problem-solving process required consideration of the tree’s distribution within the cutting region. The data arrays, which were necessary for efficiency evaluation in the simulation model and its software implementation, were the following: the distance between the working stands of the machine with the maximum number of available trees, the time of cyclic processing, and the number of trees in the area. The results of the statistical analysis of the data are presented with justification from the theoretical laws of probability distribution. The choice of machine working stands, which considered the arrangement of the trees, was estimated using the productivity per hour index. The index was calculated with a constant distance parameter that is equal to the difference between the maximum and the minimum manipulator’s movement, and it was also calculated for a stand with a maximum number of accessible trees. The calculation function for the index involves random variables that characterize the working conditions of the stand. The index itself is conceded as a random variable. The values for it were found by statistical data processing. A comparison of the values determined a high probability of a significant increase in the productivity of the harvester. At the stand with the maximum number of trees, it is estimated at around 8 % with a standard deviation of 0.199. For citation: Makarenko A.V. Effective Positioning in Cutting Area of a Harvester Using Computer Modelling. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 4, pp. 120–135. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-120-135

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

В.Ю. Острошенко | Л.Ю. Острошенко

Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.) является перспективным интродуцентом, который может быть использован для восстановления лесных насаждений в южной части Приморского края. Данная древесная порода имеет водорегулирующее и горноукрепительное значение. Широко применяется в народном хозяйстве. Однако рубка леса приводит к сокращению площади ее произрастания. Один из способов ускоренного восстановления сосны обыкновенной – использование стимуляторов роста. Цель настоящей работы – исследование воздействия препаратов натурального (Циркон, Экопин, Рибав-Экстра), а также синтетического (Крезацин, Эпин-Экстра) происхождения на грунтовую всхожесть семян и биометрические показатели 1–2-летних сеянцев сосны обыкновенной: высоту, диаметр корневой шейки, длину мочки корня и биомассу. Перед посевом семена в течение 1 ч. замачивали в растворе KMnO4 (0,5 %), а затем в растворах стимуляторов роста, концентрация которых составляла 1·4·10–3 мл/л, в течение 20 ч. В качестве контроля служили семена, не обработанные стимуляторами. На 15-й день определяли грунтовую всхожесть. В рамках того же опыта выявляли эффективность стимуляторов при корневой подкормке 1–2-летних сеянцев. Концентрации растворов – 0,2 и 0,1 мл/л воды. Для сравнения использовали сеянцы, подкормка которых не осуществлялась. Установлено, что значительный эффект на грунтовую всхожесть семян оказали препараты Крезацин, Рибав-Экстра и Экопин – всхожесть 92,7–94,0 %. Превышение по отношению к контролю – 5,7–7,2 %. При выращивании сеянцев сосны обыкновенной наиболее эффективны стимуляторы роста Крезацин, Рибав-Экстра, Циркон и Экопин. В 1-й год роста отмечено увеличение показателей высоты сеянцев на 20,3–43,5 %, диаметра у корневой шейки – на 22,2–38,9 %, длины мочки корня – на 23,5–52,9 %. Во 2-й год роста эти показатели превышали контроль на 18,4–75,5; 2,9–11,8 и 15,0–36,1 % соответственно. Биомасса 2-летних сеянцев в случае применения указанных стимуляторов увеличилась в сравнении с контрольной группой на 63,7–185,2 %. Концентрация раствора 0,1 мл/л более эффективна. Двулетние сеянцы сосны обыкновенной, выращенные с применением корневой подкормки растворами с указанными выше препаратами, по биометрическим показателям соответствуют требованиям Правил лесовосстановления 2020 г., существенно превышая обозначенные там значения. Данные сеянцы можно использовать для закладки лесных массивов и в озеленении районов населенных пунктов. Для цитирования: Острошенко В.Ю., Острошенко Л.Ю. Влияние стимуляторов на всхожесть семян и рост сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 93–104. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-93-104 | Scots pine (Pinus sylvestris L.) is a potential introduced plant that can be used for reforestation in the southern part of Primorsky Krai. This plant is valuable for water regulation and mountain strengthening. It is widely used in the national economy. However, the growing area of the stands reduces with logging. It is possible to speed up the regeneration process by applying growth stimulants. The purpose of this study is to investigate the impact of natural (Zircon, Ekopin, Ribav-Extra) and synthetic (Krezatzin, Epin-Extra) growth stimulants on seed germination and biometric parameters of annual and biennial Scots pine seedlings (height, root collar diameter, length of root lobes, and biomass). Before cultivation, the seeds were soaked for 1 hour in a solution of KMnO4 (0.5 %) followed by 20 hours in growth stimulant solutions with concentrations 1.4·10–3 ml/l. The control group was presented with seeds without stimulant treatment. The soil germination was controlled on day 15. It was also determined the effectiveness of the stimulants as root top dressing for annual and biennial seedlings. The concentrations of the solutions were 0.2 and 0.1 ml/l with water as a solvent. The referentce group was seedlings without fertilization. Krezatzin, Ribav-Extra, and Ecopin had a significant impact on seed germination (92.7–94.0 %), exceeding the control group by 5.7–7.2 %. Krezatzin, Ribav-Extra, Zircon and Ecopin were most effective for Scots pine seedlings. In the first year of growth, seedling height increased by 20.3–43.5 %, root collar diameter by 22.2–38.9 %, root lobe length by 23.5–52.9 %. In the second year, these indicators exceeded the control group by 18.4–75.5, 2.9–11.8 and 15.0–36.1 %, respectively. The biomass of biennial seedlings increased by 63.7–185.2 % compared to the control group with the use of these stimulants. The solution concentration of 0.1 ml/l was more effective. The biennial seedlings grown using the stimulants as root top dressing according to biometric indicators meet the requirements of the Reforestation Regulations 2020, significantly exceeding the values specified in them. These seedlings can be used for planting woodlands and landscaping in populated areas. For citation: Ostroshenko V.Yu., Ostroshenko L.Yu. Influence of Growth Stimulants on Seed Germination and Seedlings Growth of Scots Pine (Pinus sylvestris L.). Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 4, pp. 93–104. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-93-104

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Т.А. Турчина | О.А. Банникова

На песках и песчаных почвах степной зоны европейской части России в период 2009–2020 гг. создавались лесные культуры сосны крымской (Pinus pallasiana D. Don). При анализе причин низкой эффективности лесовосстановления авторами предложена гипотеза о том, что правила посадки, рекомендуемые для сосны обыкновенной в части величины заглубления корневой шейки и обычно применяемые для сосны крымской, для последней могут быть неприемлемыми. Цель работы – на основе анализа динамики приживаемости и сохранности растений в лесных культурах на бугристых песках обосновать необходимость заглубления корневой шейки сеянцев и наиболее оптимальную величину заглубления. Экспериментальные лесные культуры созданы в 2017 г. Испытаны варианты глубины расположения корневой шейки растений относительно поверхности почвы 0, 2, 4, 6 см и до начала охвоенной части сеянца. Контролем служили лесные культуры, созданные механизированным способом, при котором глубина посадки растений составляла 6 см и более. При посадке вручную максимальная приживаемость (94,2–94,6 % в 1-й год) и сохранность растений (67,0–94,6 % на 4-й год), а также их наиболее равномерное распределение по лесокультурной площади (коэффициент вариации – 6,6–28,8 %) выявлены в вариантах с глубиной посадки 2 и 4 см. Отсутствие заглубления и глубокая посадка (на 6 см) приводят к уменьшению приживаемости и сохранности растений на 7,6–18,6 % и увеличению диапазона варьирования этих показателей (10,2–60,6 %). При механизированной посадке с заглублением корневой шейки на 6 см и более количество сохранившихся растений минимально (58,4 и 32,7 % – в 1-й и 4-й годы соответственно), а вариация показателя максимальная (30,5–70,1 %). Аналитическое выравнивание возрастной динамики густоты показало, что прогнозируемая густота не достигнет нормативной величины в вариантах при отсутствии заглубления и при глубокой посадке сеянцев. Установленные статистически значимые различия приживаемости лесных культур на протяжении всего периода наблюдений (tф = 2,12–4,38 > t05 = 2,12–2,45) свидетельствуют о целесообразности заглубления корневой шейки при посадке растений. Оптимальной ее величиной следует считать 2–4 см, но не более чем до начала охвоенной части сеянца. Для цитирования: Турчина Т.А., Банникова О.А. Создание лесных культур сосны крымской (Pinus pallasiana D. Don) на бугристых песках в степной зоне России // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 76–92. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-76-92 | Forest crop cultivation of Crimean pine (Pinus pallasiana D. Don) was implemented in 2009–2020 on sandy and sand included soils in the steppe zone of the European part of Russia. During the analysis of the reasons for the low efficiency of reforestation, the authors proposed the hypothesis that the rules of planting recommended for Scots pine relative to the depth of rooting may not be acceptable for Crimean pine. The purpose of the work is to substantiate the necessity and the most optimal value of deepening the root collar of Crimean pine seedlings on hilly sands. Experimental forest cultures were planted in 2017. The depth of the plant collar relative to the soil surface was tested at 0, 2, 4, 6 cm, and until the seedling’s foliated part. The reference group was created by machine cultivation, which required a rooting depth of 6 cm or more. In the case of hand cultivation, the variants with planting depths of 2 and 4 cm had the highest rates of plant survival (94.2–94.6 % in the first year), plant safety (67.0–94.6 % in the fourth year), and their most even distribution over the silvicultural area (variation coefficient (υ) at 6.6–28.8 %). The lack of deepening and very deep planting by 6 cm led to a decrease in plant survival and preservation by 7.6–18.6 % with an increase in the range of the variation coefficient (υ, 10.2–60.6 %). The mechanized planting with a root collar depth over 6 cm gave the lowest number of preserved plants (58.4 % in the first year, 32.7 % in the fourth year), and the greatest range for the variation coefficient (υ, 30.5–70.1 %). An analytical equalization of the density of age dynamics showed that the predicted density would not reach the normative value with low and very deep planting. The established statistically significant differences in the survival rate of forest cultures throughout the observation period (tf = 2.12–4.38> t05 = 2.12–2.45) indicated the expediency of deepening the root collar. The optimal value is 2–4 cm, but until the seedling’s foliated part. For citation: Turchina T.A., Bannikova O.A. Creation of Forest Cultures of Crimean Pine (Pinus pallasiana D. Don) on the Hilly Sands in the Steppe Zone of Russia. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 4, pp. 76–92. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-76-92

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Rishat A. Iksanov | Albert V. Kanarsky | Zosya A. Kanarskaya | Venera M. Gеmatdinova | Ekaterina V. Belkina

Установлена эффективность культивирования микроводорослей Dunaliella salina на питательной среде из нейтрально-сульфитных щелоков, полученных при варке целлюлозы из древесины березы, с дополнительным внесением хлорида натрия. Микроводоросли D. salina выделены из донного осадка Кояшского озера Керченского полуострова. Показано, что на физиологическую активность микроводорослей влияет количество внесенного в питательную среду хлорида натрия. При добавлении в питательную среду до 5 % хлорида натрия микроводоросли D. salina проявляют галотолерантные свойства. С увеличением количества хлорида натрия до 30 % – галофильные свойства. Наилучшие кинетические характеристики роста D. salina при культивировании на питательной среде из нейтрально-сульфитных щелоков отмечены при галофильной физиологической активности. Выход биомассы микроводорослей D. salina при культивировании на питательной среде из нейтрально-сульфитных щелоков без внесения и при внесении 5 % хлорида натрия выше по сравнению с добавлением 15 и 30 % хлорида натрия. Однако накопление белка имеет противоположную зависимость, в частности, количество белка в культуральной жидкости с 15 и 30 % хлорида натрия больше, чем при содержании хлорида натрия 5 %. С увеличением продолжительности культивирования до 240 ч наблюдается снижение pH питательной среды c 7,04 до 4,70, что обусловлено усвоением микроводорослями минерального и связанного с органическими веществами азота, присутствующего в питательной среде из нейтрально-сульфитных щелоков. Установлено, что при культивировании микроводоросли ассимилируют как редуцирующие, так и красящие вещества, присутствующие в питательной среде, следствием является интенсивный рост клеток. При увеличении продолжительности культивирования микроводорослей наблюдается рост числа клеток в культуральной жидкости до 4‧106 кл./мл, при этом они синтезируют внеклеточный фермент ксиланазу, что способствует дополнительному образованию редуцирующих веществ в питательной среде за счет ферментативного гидролиза ксилана. Результаты исследований показывают перспективность использования нейтрально-сульфитных щелоков в биотехнологии при культивировании микроводорослей D. salina для получения биопродуктов. Для цитирования: Иксанов Р.А., Канарский А.В., Канарская З.А., Гематдинова В.М., Белкина Е.В. Культивирование Dunaliella salina на питательной среде из нейтральносульфитных щелоков // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 6. С. 162–175. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-162-175 | The effectiveness of cultivation of microalgae Dunaliella salina in the nutrient medium from neutral-sulfite alkalis obtained during the production of cellulose from birch wood, with additional sodium chloride addition was established. D. salina microalgae were isolated from the bottom sediment of the Koyash Lake of the Kerch Peninsula. It was shown that the physiological activity of microalgae was affected by the amount of sodium chloride introduced into the nutrient medium. When up to 5 % sodium chloride is added to the nutrient medium. D. salina microalgae exhibit halotolerant properties when up to 5 % of sodium chloride is added to the nutrient medium. With an increase in the amount of sodium chloride introduced up to 30 %, D. salina culture exhibits halophilic properties. The best kinetic characteristics of the growth of D. salina when cultivated in the nutrient medium from neutral sulfite alkalis were observed at halophilic physiological activity. The yield of biomass of D. salina microalgae when cultivated in the nutrient medium without and when 5 % sodium chloride was added to the nutrient medium from neutral-sulfite alkalis is higher compared to the addition of 15 and 30 % sodium chloride to the nutrient medium. However, the accumulation of protein has an opposite dependence, in particular, the protein content of the culture fluid, in which 15 and 30 % sodium chloride was applied is higher than that when 5 % sodium chloride was applied. With an increase in the duration of cultivation up to 240 hours, a decrease in the pH of the nutrient medium from 7.04 to 4.70 was observed, this was due to the assimilation by microalgae of mineral and organic-bound nitrogen present in the nutrient medium from neutral-sulfite alkalis. It was established that during cultivation microalgae assimilate both reducing substances and coloring substances present in the nutrient medium, which results in intensive cell growth. With an increase in the duration of cultivation of microalgae, an increase in the number of cells in the culture fluid to 4 ⋅ 106 cl/ml was observed, which at the same time synthesize the extracellular enzyme xylanase, which contributes to the additional formation of reducing substances in the nutrient medium due to the enzymatic hydrolysis of xylan. The obtained research results show the prospects of using neutral-sulfite alkalis in biotechnology in the cultivation of D. salina microalgae for the production of biological products. For citation: Iksanov R.A., Kanarsky A.V., Kanarskaya Z.A., Gеmatdinova V.M. Cultivation of Dunaliella salina Microalgae in the Nutrient Medium from Neutral-Sulfite Alkalis. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 6, pp. 162–175. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-162-175

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Andrey A. Titunin | Meline S. Gevorgyan | Alexander A. Fedotov | Tatiana N. Vakhnina | Irina V. Susoeva

Одним из перспективных материалов для строительства являются деревянные клееные конструкции. Согласно действующим нормативным документам для производства таких конструкций используется, как правило, древесина хвойных пород, запасы которой в промышленно освоенных районах за последние десятилетия значительно снизились. При этом в ряде регионов России есть значительный сырьевой резерв осиновой древесины, которая на протяжении многих веков успешно применялась в строительстве зданий и сооружений. Ее физико-механические характеристики отличаются от показателей древесины сосны на 3,2–18,6 %, поэтому она может рассматриваться в качестве альтернативного источника сырьевого обеспечения предприятий деревянного домостроения. Для оценки степени влияния сочетания хвойной и осиновой древесины на прочность клеевого соединения как одного из основных показателей качества деревянных клееных конструкций выполнен комплекс теоретических и экспериментальных исследований. Расчетным путем определены максимальные касательные и нормальные напряжения клеевого шва в заготовках из сосны и осины, которые существенно выше показателей цельной древесины. Значения прочности при скалывании в склеенных ламелях из сосны и осины (4,46-8,06 МПа), полученные в ходе проведения опытов на 1-м этапе исследований, оказались близки к прочности цельной древесины. На 2-м этапе был использован метод дисперсионного анализа, результаты подтвердили предположение о том, что при склеивании ламелей толщиной до 20 мм разница в прочности клеевого шва конструкций из сосны и конструкций из сосны и осины незначима. Полученные данные служат основой для дальнейшей работы по диверсификации сырьевых ресурсов при производстве деревянных клееных конструкций за счет вовлечения в переработку маловостребованной древесины осины. Для цитирования: Титунин А.А., Геворкян М.С., Федотов А.А., Вахнина Т.Н., Сусоева И.В. Научное обоснование использования древесины осины в деревянных клееных конструкциях // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 6. С. 149–161. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-149-161 | One of the promising materials for construction are wooden glued structures. According to the current regulatory documents, for the production of such structures coniferous wood is usually used, the reserves of which in industrially developed areas have significantly decreased over the last decades. At the same time, in a number of regions of Russia there is a significant raw material reserve of aspen wood, which has been successfully used in the construction of buildings and structures for many centuries. Its physical and mechanical characteristics differ from pine wood from 3.2 to 18.6 %. Therefore, it can be considered as an alternative source of raw materials for wooden house construction enterprises. To assess the degree influence of the combination of coniferous and aspen wood on the strength of the glue joint, as one of the main indicators of the quality of wooden glued structures, a set of theoretical and experimental studies was carried out. Maximum tangential and normal stresses of glue joint in pine and aspen blanks, which are significantly higher than those of solid wood, were determined by calculation. The values of shear strength in glued pine and aspen lamellas (4.46–8.06 MPa), obtained during the experiments at the 1st stage of research, were close to the strength of solid wood. At the 2nd stage the method of dispersion analysis was used, the results confirmed the assumption that when gluing lamellas up to 20 mm thick, the difference in the strength of the glue joint of structures made of pine and structures made of pine and aspen is insignificant. The obtained data serve as a basis for further work on diversification of raw material resources in the production of wooden glued structures due to the involvement of low-demand aspen wood in processing. For citation: Titunin A.A., Gevorgyan M.S., Fedotov A.A., Vakhnina T.N., Susoeva I.V. Scientific Substantiation of Aspen Wood Use in Wooden Glued Structures. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 6, pp. 149–161. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-149-161

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Vladimir A. Shamaev | Ilya N. Medvedev | Alexander V. Russu

Исследованы технологические свойства масляных пропиток, применяемых при изготовлении шпал и столбов линий электропередач из древесины мягких лиственных пород. Цель – оптимизация параметров модифицирования древесины при производстве железнодорожных шпал и столбов линий электропередач для увеличения срока их службы. Анализируемый фактор – глубина поглощения поперек волокон. Использована лабораторная пропиточная установка с автоклавом, рабочее давление которого – до 20 атм. Маслянистый антисептик объемом 10 л нагревается трубчатыми электронагревателями до температуры 110 °С. Установка по своему назначению эквивалентна работе автоклава в цехе пропитки древесины. При разных режимах было пропитано 25 образцов шпал и 25 образцов столбов линий электропередач. Длительность процесса составляет от 2 до 4 ч. Нормированное содержание антисептика 19 % обеспечивается давлением 10–14 атм при продолжительности выдержки образцов 60 мин. Прогрев заготовки оказался наиболее влияющим на глубину поглощения фактором – как для шпал, так и для столбов. Показано, что нормальная глубина пропитки в случае применения в качестве антисептика каменноугольного масла достигается при температуре древесины не менее 70 °С, поскольку вязкость снижается в 2 раза. Для поглотительного масла такой зависимости не наблюдается, его вязкость мало зависит от температуры. Данную температуру следует рекомендовать для поглотительного и сланцевого масел, т. к. для предотвращения растрескивания древесины минимально допустимый перепад между температурой пропитывающего вещества (110 °С) и температурой древесины (70 °С) не должен превышать 40 °С. Из 6 антисептиков рекомендуемые для применения – каменноугольное, поглотительное, «Шубарколь комир» и антраценовое масла. Для них разработаны режимы пропитки шпал и опор линий электропередач. При выдержке заготовок шпал и столбов в вакууме с разрежением 0,2 атм в течение 40 мин полностью исключается вытекание масла из заготовок после окончания пропитки. Для цитирования: Шамаев В.А., Медведев И.Н., Руссу А.В. Режимы пропитки сортиментов из древесины сосны маслянистыми антисептиками // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 6. С. 136–148. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-136-148 | Technological properties of oil impregnations used in the manufacture of sleepers and poles of power transmission lines made of soft hardwoods are investigated. The aim is to optimize the parameters of wood modification during the production of railway sleepers and poles of power transmission lines and to increase their service life. The analyzed factor is the absorption depth across the fibers. A laboratory impregnation unit with an autoclave with an operating pressure of up to 20 atm was used. The oily antiseptic in the volume of 10 liters is heated by tubular electric heaters up to the temperature of 110 °С. The installation by its purpose is equivalent to the work of autoclave in the wood impregnation shop. At different modes, 25 samples of sleepers and 25 samples of power transmission poles were impregnated. The duration of the process is from 2 to 4 hours. The standardized antiseptic content of 19 % is provided by the pressure of 10–14 atm at the duration of the samples holding time of 60 min. Heating of the workpiece turned out to be the most influential factor on the depth of absorption – both for sleepers and poles. It is shown that the normal depth of impregnation is provided at a wood temperature of at least 70 °C for coal oil, as its viscosity is halved. For absorbent oil such dependence is not observed, its viscosity depends little on temperature. This temperature should be recommended for absorbent and shale oils, as the minimum allowable difference between the temperature of the impregnating agent of 110 °C and the temperature of the wood of 70 °C should not exceed 40 °C to prevent cracking of the wood. Of the 6 options for antiseptics, the following oils are recommended for use: coal oil, absorbent oil, Shuberkol komir and anthracene oil. For them impregnation regimes for sleepers and power transmission line supports are developed. At exposure of sleepers and poles blanks in vacuum with 0.2 atm rarefaction during 40 min oil leakage from blanks after the end of impregnation is completely excluded. For citation: Shamaev V.A., Medvedev I.N., Russu A.V. Impregnation Regimes of Pine Wood Assortments with Oily Antiseptics. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 6, pp. 136–148. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-136-148

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Pavel V. Budnik | Vyacheslav N. Baklagin | Oleg N. Galaktionov

Цель данного исследования – классификация территорий лесного фонда Республики Карелии и Мурманской области на уровне центральных лесничеств на основе многофакториальной оценки ресурсов древесины, природно-производственных условий и дорожной инфраструктуры. Проведено лесоэксплуатационное районирование с учетом 20 переменных. Для этого последовательно применены факторный и иерархический кластерный анализ, метод k-средних и дискриминантный анализ. При помощи статистических методов все центральные лесничества распределены по 9 кластерам: 4 крупных (№ 2, 3, 8, 9), включающих несколько лесничеств, и 5 (№ 1, 4–7), каждый из которых сформирован одним лесничеством. Лесничества кластера № 2 имели большую расчетную лесосеку, значительные запас леса на гектаре и запас лиственных пород. Лесничества кластера № 3 характеризовались малыми расчетной лесосекой и запасом леса на гектаре. Для лесничеств кластера № 8 отмечены средние по региону расчетная лесосека и запас леса на гектаре, высокая доля лесов, находящихся в условиях застойного увлажнения. Лесничества кластера № 9 по своим характеристикам занимали промежуточное положение между лесничествами кластеров № 2 и 8. Лесничество кластера № 1 по своим особенностям близко с лесничествами кластера № 2, но леса в нем продуктивнее. У лесничеств малых кластеров № 4, 6, 7 самый высокий запас леса на гектаре. Различия по некоторым переменным не позволили объединить их в один кластер. Лесничество кластера № 5 схоже по природно-производственным условиям с лесничествами кластера № 3, однако имело небольшую расчетную лесосеку по хвойному компоненту. Результаты исследования могут быть учтены при решении вопросов организации и развития лесного хозяйства и лесопромышленного комплекса в Республике Карелии и Мурманской области. Для цитирования: Будник П.В., Баклагин В.Н., Галактионов О.Н. Лесоэксплуатационное районирование лесных субарктических территорий // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 6. С. 114–135. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-114-135 | The purpose of this study is to classify the territories of the forest fund of the Republic of Karelia and Murmansk region at the level of central forestries on the basis of multifactorial assessment of timber resources, natural and production conditions, and road infrastructure. Forest exploitation zoning was carried out taking into account 20 variables. For this purpose, factor and hierarchical cluster analysis, k-means method and discriminant analysis were successively applied. Based on statistical methods, all central forestries were distributed into 9 clusters: 4 large clusters (No. 2, 3, 8, 9), including several forestries, and 5 (No. 1, 4–7), each formed by one forestry. Forestries of cluster No. 2 had large annual allowable cut (AAC), significant average forest reserve per hectare and hardwood reserve. Forestries of cluster No. 3 were characterized by small AAC and forest reserves per hectare. Cluster No. 8 forestries were characterized by average AAC and forest stock per hectare, high proportion of forests in stagnant moisture conditions. Forestries of cluster No. 9 were intermediate in their characteristics between the forestries of clusters No. 2 and No. 8. The forestry of cluster No. 1 is close to the forestry of cluster No. 2 in its characteristics, but its forests are more productive. Forestries of small clusters No. 4, 6, 7 have the highest forest stock per hectare. Differences in some variables did not allow them to be combined into one cluster. The forestry of cluster No. 5 is similar in terms of natural and production conditions to the forestry of cluster No. 3 but had a small estimated harvesting area for the coniferous component. The results of the study can be considered when solving the issues of organization and development of forestry and forest industry complex in the Republic of Karelia and Murmansk region. For citation: Budnik P.V., Baklagin V.N., Galaktionov O.N. Forest Exploitation Zoning of Forest Subarctic Territories. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 6, pp. 114–135. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-023-6-114-135

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Denis N. Zhirnov | Elena V. Dernova | Victoria V. Gorazdova | Dmitry A. Dulkin

Исследована природа зольности тарного картона из макулатуры, а также фракционный состав золы. С ростом использования макулатурного картона с белым покровным слоем и ухудшением условий сбора и хранения макулатуры на заготовительных площадках происходит увеличение размеров минеральных загрязнений в поступающей на переработку макулатуре. Данный факт приводит к повышению нагрузки на очистное оборудование и ускорению износа рабочих частей сортировок и мельниц. Зольность характеризует все минеральные загрязнения без какого-либо деления на фракции или источники возникновения. Снижение общей зольности продукции становится довольно затруднительным, так как поставщики очистного оборудования гарантируют эффективность удаления только тех минеральных загрязнений, размер которых больше определенного значения (70…100 мкм). Стандартные методики измерения зольности бумаги и картона не подразумевают возможность определения фракционного состава. Для решения данной проблемы авторами была применена методика установления фракционного состава сыпучих материалов в аттестованной лаборатории. Методика подготовки проб для проведения анализа разработана авторами самостоятельно. На основании результатов исследований удалось выявить объем той фракции зольности, который может быть выделен посредством очистного оборудования. Данный объем включает в основном кварцевый песок различной степени измельчения, а другая часть – наполнитель, карбонат кальция, его нельзя эффективно удалить из технологического процесса вследствие небольшого размера частиц. Для определения содержания карбоната кальция использовали качественный и количественный методы исследований – обработку соляной кислотой с последующей промывкой и взвешивание образовавшегося осадка. Данная методика испытаний и результаты исследовательской работы могут служить обоснованием необходимости установки дополнительного или модернизации существующего очистного оборудования. К сожалению, в настоящее время нет данных об абразивной способности основного наполнителя – карбоната кальция – и его влиянии на срок службы гофроагрегата. Также отсутствует информация о критическом размере частиц золы, который приводит к неизбежному ускоренному износу валов. В то же время определение критического размера частиц является важным с точки зрения настройки и модернизации очистного оборудования размольно-подготовительного отдела бумажной фабрики, перерабатывающей макулатурное сырье. Для цитирования: Жирнов Д.Н., Дернова Е.В., Гораздова В.В., Дулькин Д.А. Зольность тарного картона. Проблемы и пути их решения // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 5. С. 184–194. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-5-184-194 | This article covers the study of the nature of ash content of containerboard from waste paper, as well as fractional composition of ash. With increasing use of waste paper with white top layer and deterioration of conditions of collecting and storing waste paper at the storing fields, there is an increase in mineral impurities in the incoming waste paper. This fact leads to increased load on cleaning equipment and accelerated wear of working parts of sorters and mills. Ash content includes all mineral impurities without any division into fractions or sources of occurrence. Reducing the total ash content of products becomes quite difficult, because suppliers of cleaning equipment guarantee the efficiency of removing only those mineral contaminants, the size of which is greater than the a certain value (70…100 microns). Standard methods for determining ash content of paper and cardboard do not imply the possibility of determining the fractional composition. To solve this problem, the authors applied a method for determining the fractional composition of granular materials in a certified laboratory. The method of sample preparation for analysis was developed by the authors independently. Based on the results of the research, it was possible to identify the volume of the ash fraction that can be separated by means of cleaning equipment. This volume is mainly quartz sand of various degrees of grinding, and the other part of ash content is the filler, calcium carbonate, which cannot be effectively removed from the technical process due to the small particle size. To determine the content of calcium carbonate, qualitative and quantitative research methods were used - treatment with hydrochloric acid followed by washing and weighing of the resulting sludge. This test methodology and the results of the research work can serve as a basis for the need to install additional or upgrade the existing cleaning equipment. Unfortunately, at present there are no studies concerning abrasive ability of the main filler – calcium carbonate, and its influence on service life of the corrugator. Also, at the moment there are no data concerning critical size of ash particles, which lead to accelerated wear of the rolls. At the same time, determination of critical particle size is important from the point of view of setting up and upgrading of cleaning equipment of the stock preparation department of a typical paper mill processing waste paper raw materials. For citation: Zhirnov D.N., Dernova E.V., Gorazdova V.V., Dulkin D.A. Ash Content of Containerboard. Problems and Solutions. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 5, pp. 184–194. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-5-184-194

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Egor G. Khitrov | Ilya S. Dolzhikov | Alexander S. Dmitriev | Vitaly A. Kalyashov | Igor V. Grigorev | Olga I. Grigoreva

Вопросы эксплуатационной и экологической эффективности колесных и гусеничных лесных машин рассматриваются в рамках направления, а ранее отдельной научной специальности, «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства» достаточно давно. Данное направление взяло начало из трудов специалистов в области механизации сельского хозяйства, детально изучавших взаимосвязи в системе «движитель–почва–урожай». И в сельскохозяйственном, и в лесозаготовительном производствах при рассмотрении взаимодействия движителей лесных машин с поверхностью движения широко использовались и используются методы механики грунтов. Однако лесные почвогрунты являются значительно более сложной для теоретического и экспериментального изучения средой, поскольку имеют ярко выраженную слоистую структуру, включающую органические и неорганические составляющие, и к тому же пронизаны корневой системой древесно-кустарниковой растительности. В настоящее время в лесозаготовительном производстве и лесном хозяйстве доминируют колесные лесные машины различного класса тяги, что связано с их универсальностью, большими эксплуатационными скоростями, возможностью перемещения между лесосеками своим ходом, включая перемещение по дорогам общего пользования. Несмотря на значительный объем теоретических и экспериментальных исследований, выполненных отечественными и зарубежными учеными в области взаимодействия движителей колесных машин с лесными почвогрунтами, до настоящего времени остались слабо проработаны вопросы взаимосвязи шага грунтозацепов и сцепления движителя с почвогрунтом. Это связано в первую очередь с тем, что оценка проходимости машины по сцеплению дается после анализа показателей колееобразования и сопротивления движению. Данная статья направлена на теоретическое решение этого вопроса, развитие подхода к теоретической оценке коэффициента сцепления колесного движителя лесной машины с почвогрунтом. Благодарности: Работа выполнена в рамках научной школы «Инновационные разработки в области лесозаготовительной промышленности и лесного хозяйства» Арктического государственного агротехнологического университета. Исследование проведено за счет гранта Российского научного фонда № 23-16-00092, https://rscf.ru/project/23-16-00092/. Для цитирования: Хитров Е.Г., Должиков И.С., Дмитриев А.С., Каляшов В.А., Григорьев И.В., Григорьева О.И. Расчет коэффициента сцепления колесного движителя лесной машины с почвогрунтом // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 5. С. 126–134. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-5-126-134 | The issues of operational and ecological efficiency of wheeled and tracked forest machines have been addressed within the framework of the direction, and previously a separate scientific specialty “Technology and machines of logging and forestry” for a long time now. This direction originated from the works of specialists in the field of agricultural mechanization, who studied the interrelationships in the “mover-soil-harvest” system in detail. Both in agricultural and logging production, when considering the interaction of forest machine movers with the driving surface, the methods of soil mechanics were and are widely used. However, forest soils are a much more complicated environment for theoretical and experimental study, as they have a pronounced layered structure, including organic and inorganic components, and, moreover, are penetrated by the root system of woody and shrubby vegetation. At present, wheeled forest machines of various traction classes dominate in logging production and forestry, which is due to their versatility, high operating speeds, the ability to move between harvesting areas on their own, including moving on public roads. Despite the considerable amount of theoretical and experimental research carried out by domestic and foreign scientists in the field of interaction of wheeled machines with forest soils, the issues of interrelation between the pitch of the ground hooks and the coupling of the mover with the soil have remained poorly worked out so far. This is due, first of all, to the fact that the evaluation of the machine’s passability by traction is given after evaluating the indicators of rutting and resistance to movement. This article is aimed at the theoretical solution of this issue, at the development of the approach to the theoretical assessment of the coefficient of adhesion of the wheeled mover of a forest machine with a soil. Acknowledgments: The work was carried out within the framework of the scientific school “Innovative developments in the field of logging industry and forestry” of the Arctic State Agrotechnological University. The research was carried out at the expense of the grant of the Russian Science Foundation No. 23-16-00092, https://rscf.ru/project/23-16-00092 /. For citation: Khitrov E.G., Dolzhikov I.S., Dmitriev A.S., Kalyashov V.A., Grigorev I.V., Grigoreva O.I. Calculation of the Coefficient of Adhesion of the Forest Machine Wheeled Mover with Soil. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 5, pp. 126–134. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-5-126-134

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation