УСТАНОВКА ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ РЕЗОНАНСНЫХ ЭФФЕКТОВ СИСТЕМЫ С ТРЕМЯ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ

Полезная модель относится к лесной промышленности и может быть использована при заготовке биомассы целыми деревьями.
Известны машины с подобным устройством, предназначенные для валки деревьев с корневой системой (авт. свид. 276601 МПК A01G 23/02 23/06, опубл. 10.06.2011 г. бюл. №36; авт. свид. 105122 U1 Российская Федерация, МПК A01G 23/06, опубл. 10.06.2011 г. бюл. №16).
Машина для заготовки деревьев с корневой системой (авт. свид. 276601), включающая самоходное шасси, на раме которого установлены клещевые захваты и вибратор для очистки корней от грунта; при этом для обеспечения выдергивания дерева в вертикальном направлении и подачи его для дальнейшей обработки, захват машины установленный на манипуляторе с помощью ползуна, выполненного с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости, а вибратор установлен на телескопической шланге.
Недостатками известного устройства является избыточная нагруженность, которая связана с отсутствием установленного действия вибратора на почвенно-корневую систему. Его действие непосредственно направлено на избавление корневой системы от грунта после вертикального корчевания дерева. Ползун, обеспечивающий вертикальное направление, не повышает эффективность при корчевании дерева, так как не снижает усилие корчевания.
Наиболее близкими по технической сути являются устройства для корчевания деревьев (авт. свид. 105122):
1. Устройство для корчевания деревьев, состоящее из захватного устройства, вибратора; отличающееся тем, что оно содержит рычаг с вибратором, гаситель колебаний, взаимосвязанные дополнительной рамой с крюком, управление которой осуществляется гидроцилиндром, причем действие вибратора напрямую направлено в почвенно-корневую систему.
2. Устройство для корчевания деревьев, состоящее из захватного устройства, вибратора; отличающееся тем, что содержит вибрационную штыковую раму, Т-образную гасительную раму, причем Т-образная гасительная рама состоит из пары гасителей колебаний, вибрационного крюка и гидроцилиндра управления, причем вибрационный крюк обеспечивает воздействие не только на почвенно-корневую систему, но и устойчивое удержание дерева в вертикальном направлении, а действие вибратора напрямую направлено в почвенно-корневую систему.
Эти устройства тоже применяют эффект резонанса при продольных колебаниях при корчевании деревьев. В отличие от решаемой полезной модели, имеющей три степени свободы, эти устройства имеют две степени свободы и не учитывают гибкость дерева.
Демонстрационная модель показывает как можно использовать резонанс продольных колебаний для концентрации энергии колебаний в заданных точках системы.
Техническим результатом полезной модели является эффективное использование энергии вибратора на примере корчевальной машины.
Это достигается тем, что в устройство включены специальные связи, которые передают возмущающее воздействие с частотой, равной собственной частоте колебаний почвенно-корневой системы.
Демонстрационная установка состоит из стойки, по которой под действием вибратора двигаются три грузика, связанные между собой пружинами разной жесткости, датчики осциллографа производят замеры частот колебаний каждого грузика; отличается тем, что имеет три грузика и три пружины, колебания вибратора передается на второй грузик с помощью двух вертикальных стержней, имитируя вибрацию ствола дерева манипулятором при корчевании.
На фиг. 1 изображена демонстрационная установка, состоящая из стойки 3, грузов 4, 5 и 6, пружин разной жесткости 7, 8, 9, вибраторов 1, связанных стержнями 2 со средним грузом 5, вибродатчиков 11, регулятора напряжения 12, вся конструкция закреплена к деревянному корпусу 10.
Установка работает следующим образом.
На вибраторы подается начальный малый ток и постепенно с помощью регулятора повышается напряжение. Колебания от вибратора с помощью вертикальных стержней передается на средний груз, который приводит к колебанию систему из трех грузов, соединенных между собой с помощью пружин различной жесткости. При определенной частоте вибратора, закрепленного к грузу 2, вынужденные колебания грузов 2 и 3 сводятся к нулю, тогда как груз 1 совершает интенсивные (резонансные) вынужденные колебания.
Иначе говоря, при вибрации дерева в системе «машина-дерево-почвенно-корневая система», при определенных условиях, в резонанс попадает только почвенно-корневая система, тогда как машина и дерево совершают свободные колебания.
Таким образом, установка даст возможность продемонстрировать эффективность применения вибрации для концентрации энергии колебания только одного из трех грузов, используя явление резонанса.
Данное свойство может быть использовано в механизмах, работающих в режиме вибрации, повысить эффективность и надежность их работы.
Предлагаемая полезная модель позволит значительно повысить эффективность работы устройства при корчевании дерева.