Forestry Engineering Journal Forestry Engineering Journal Лесотехнический журнал 2222-7962 86788 10.34220/issn.2222-7962/2024.2/11 Технологии. Машины и оборудование TECHNOLOGIES. MACHINERY AND EQUIPMENT Технологии. Машины и оборудование Optimization of the forest plow parameters for receiving microhills based on multiple regression analysis ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ЛЕСНОГО ПЛУГА ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ МИКРОПОВЫШЕНИЙ НА ОСНОВЕ МНОЖЕСТВЕННОГО РЕГРЕССИОННОГО АНАЛИЗА Дручинин Денис Юрьевич Druchinin Denis Yur'evich druchinin.denis@rambler.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Попов Максим Александрович Popov Maksim Aleksandrovich Зимарин Сергей Викторович Zimarin S. V. sezimarin@yandex.ru Третьяков Александр Иванович Tret'yakov Aleksandr Ivanovich tretyakov-ai@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Воронеж Россия Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov Voronezh Russian Federation Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Воронеж Россия Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov Voronezh Russian Federation Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Россия Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov Russian Federation Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Россия Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov Russian Federation 30 08 2024 30 08 2024 14 2 188 203 01 04 2024 23 04 2024 http://lestehjournal.ru/en/journal/2024/no-2-54/optimization-forest-plow-parameters-receiving-microhills-based-multiple

Таежные лесные ландшафты РФ, являясь основной частью бореальных лесов нашей планеты, в настоящее время подвергаются интенсивной эксплуатации. Проводимое после заготовки древесины лесовосстановление на таких площадях часто включает обработку почвы в виде образования пластов, гряд или линейных микроповышений ввиду преобладания временно переувлажняемых или влажных почв. Эффективность подготовки переувлажненной почвы микроповышениями напрямую зависит от конструктивно-технологических параметров лесного плуга, сочетающего лемешно-отвальные корпусы и сферические диски. В почвенном канале проведена серия экспериментов по тензометрическим замерам величин тягового сопротивления лесного плуга и линейных размеров образуемого им микроповышения. Регрессионные модели влияния конструктивных параметров плуга и влажности почвы адекватны экспериментальным значениям тягового сопротивления (F = 13,847, p = 0,000334) и высоты микроповышения (F = 20,646, p = 0,000045). На основании составленных моделей проведена оптимизация ряда параметров элементов конструкции лесного плуга с использованием функции желательности Харрингтона. Были установлены оптимальные значения угла атаки и угла наклона сферических дисков, расстояние от центра их вращения до кромки отвала корпусов, а также оценено влияние влажности обрабатываемой почвенной среды на исследуемые выходные характеристики работы плуга. Полученные результаты могут быть использованы при выполнении опытно-конструкторских работ по созданию современной лесной почвообрабатывающей техники.

The taiga forest landscapes of the Russian Federation, being the main part of the boreal forests of our planet, are currently undergoing intensive exploitation. Reforestation carried out after harvesting in such areas often includes tillage in the form of formation of layers, ridges or linear microhills due to the predominance of temporarily moistened or wetland soils. The effectiveness of the preparation of waterlogged soil by microhills directly depends on the structural and technological parameters of a forest plow combining plow bottom and spherical discs. A series of experiments on strain gauge sampling of a forest plow draught resistance of and the linear dimensions of the microhill formed by it were carried out in the soil channel. Regression models of the influence of plough design parameters and soil moisture are adequate to the experimental values of draught resistance (F = 13.847, p = 0.000334) and microhill height (F= 20.646, p = 0.000045). Based on the compiled models, a number of parameters of the forest plow structural elements were optimized using the Harrington desirability function. The optimal values of the approach angle and the angle of inclination of spherical disks, the distance from the center of their rotation to the edge of the plow bottom earthboard were determined, and the influence of humidity of the treated soil environment on the estimated output characteristics of the plow was estimated. The results obtained can be used in the implementation of research and development on the creation of modern forest tillage equipment.

 бореальные леса лесовосстановление переувлажненные почвы микроповышение лесной плуг параметры конструкции регрессионный анализ оптимизация boreal forests reforestation wetland soils microhill forest plow design parameters regression analysis optimization

Семенов М. А., Комарова О. В. Оценка уязвимости лесного хозяйства лесостепной и степной зон Европейской части России к наиболее вероятным изменениям климата. Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. 2022, 3: 76-85. DOI: https://10.17308/geo/1609-0683/2022/3/76-85. Semenov M. A., Komarova O. V. Ocenka uyazvimosti lesnogo hozyaystva lesostepnoy i stepnoy zon Evropeyskoy chasti Rossii k naibolee veroyatnym izmeneniyam klimata. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Geografiya. Geoekologiya. 2022, 3: 76-85. DOI: https://10.17308/geo/1609-0683/2022/3/76-85. Проняева Л. И., Павлова А. В., Федотенкова О. А. Развитие лесного комплекса страны: тенденции и перспективы. Национальные интересы: приоритеты и безопасность. 2020, 10(391): 1834-1856. DOI https://10.24891/ni.16.10.1834. Pronyaeva L. I., Pavlova A. V., Fedotenkova O. A. Razvitie lesnogo kompleksa strany: tendencii i perspektivy. Nacional'nye interesy: prioritety i bezopasnost'. 2020, 10(391): 1834-1856. DOI https://10.24891/ni.16.10.1834. Gauthier S., Bernier P., Kuuluvainen T., Shvidenko A. Z., Schepaschenko D. G. Boreal forest health and global change. Science. 2015; 349(6250): 819-22.DOI: https://doi:10.1126/science.aaa9092. Gauthier S., Bernier P., Kuuluvainen T., Shvidenko A. Z., Schepaschenko D. G. Boreal forest health and global change. Science. 2015; 349(6250): 819-22.DOI: https://doi:10.1126/science.aaa9092. Ильинцев А. С., Шамонтьев И. Г., Третьяков С. В. Современная динамика лесопользования в бореальных лесах России (на примере Архангельской области). Лесотехнический журнал. 2021, 3: 45-62. DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2020.3/4. Il'incev A. S., Shamont'ev I. G., Tret'yakov S. V. Sovremennaya dinamika lesopol'zovaniya v boreal'nyh lesah Rossii (na primere Arhangel'skoy oblasti). Lesotehnicheskiy zhurnal. 2021, 3: 45-62. DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2020.3/4. Wei X., Giles-Hansen K., Spencer S., Ge X., Onuchin A., Li Q., Burenina T., Ilintsev A., Hou Y. Forest harvesting and hydrology in boreal Forests: Under an increased and cumulative disturbance context. Forest Ecology and Management. 2022, 522: 120468. DOI: https://10.1016/j.foreco.2022.120468. Wei X., Giles-Hansen K., Spencer S., Ge X., Onuchin A., Li Q., Burenina T., Ilintsev A., Hou Y. Forest harvesting and hydrology in boreal Forests: Under an increased and cumulative disturbance context. Forest Ecology and Management. 2022, 522: 120468. DOI: https://10.1016/j.foreco.2022.120468. Дымов А. А. Влияние сплошных рубок в бореальных лесах России на почвы (обзор). Почвоведение. 2017, 7: 787-798. DOI: https://10.7868/S0032180X17070024. Dymov A. A. Vliyanie sploshnyh rubok v boreal'nyh lesah Rossii na pochvy (obzor). Pochvovedenie. 2017, 7: 787-798. DOI: https://10.7868/S0032180X17070024. Казаков В. И., Проказин Н. Е., Лобанова Е. Н. Особенности создания и роста культур ели на вырубках с влажными и временно переувлажненными почвами. Лесотехнический журнал. 2013, 1(9): 32-42. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=20164086. Kazakov V. I., Prokazin N. E., Lobanova E. N. Osobennosti sozdaniya i rosta kul'tur eli na vyrubkah s vlazhnymi i vremenno pereuvlazhnennymi pochvami. Lesotehnicheskiy zhurnal. 2013, 1(9): 32-42. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=20164086. Ramantswana M., Guerra S. P. S., Ersson B. T. Advances in the Mechanization of Regenerating Plantation Forests: a Review. Current Forestry Reports. 2020, 6 (2): 143–158. DOI: https://10.1007/s40725-020-00114-7. Ramantswana M., Guerra S. P. S., Ersson B. T. Advances in the Mechanization of Regenerating Plantation Forests: a Review. Current Forestry Reports. 2020, 6 (2): 143–158. DOI: https://10.1007/s40725-020-00114-7. Löf M., Dey D., Navarro R., Jacobs D. Mechanical site preparation for forest restoration. New Forests. 2012, 43: 825–848. DOI: https:// 10.1007/s11056-012-9332-x. Löf M., Dey D., Navarro R., Jacobs D. Mechanical site preparation for forest restoration. New Forests. 2012, 43: 825–848. DOI: https:// 10.1007/s11056-012-9332-x. Uotila K., Rantala J., Saksa T., Hartstela P. Effect of soil preparation method on economic result of Norway spruce regeneration chain. Silva Fennica. 2010, 44 (3): 511–524. URL: http://www.metla.fi/silvafennica/full/sf44/sf443511.pdf. Uotila K., Rantala J., Saksa T., Hartstela P. Effect of soil preparation method on economic result of Norway spruce regeneration chain. Silva Fennica. 2010, 44 (3): 511–524. URL: http://www.metla.fi/silvafennica/full/sf44/sf443511.pdf. Дручинин Д. Ю., Попов М. А. К вопросу создания микроповышений при проведении лесовосстановления в условиях временно переувлажняемых почв. Актуальные проблемы развития лесного комплекса. Вологда, 2021: 48-53. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47901595. Druchinin D. Yu., Popov M. A. K voprosu sozdaniya mikropovysheniy pri provedenii lesovosstanovleniya v usloviyah vremenno pereuvlazhnyaemyh pochv. Aktual'nye problemy razvitiya lesnogo kompleksa. Vologda, 2021: 48-53. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47901595. Дручинин Д. Ю., Камалова Н. С., Попов М. А. Формализованная модель перемещения почвы по поверхностям рабочих органов лесного плуга для образования микроповышений. Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2023; 245: 200-214. DOI: https://10.21266/2079-4304.2023.245.200-214. Druchinin D. Yu., Kamalova N. S., Popov M. A. Formalizovannaya model' peremescheniya pochvy po poverhnostyam rabochih organov lesnogo pluga dlya obrazovaniya mikropovysheniy. Izvestiya Sankt-Peterburgskoy lesotehnicheskoy akademii. 2023; 245: 200-214. DOI: https://10.21266/2079-4304.2023.245.200-214. Новиков А. И., Новикова Т. П. Априорное ранжирование факторов в моделировании технических систем. Моделирование систем и процессов. 2016, 9-1: 37-40. DOI: https://10.12737/21625. Novikov A. I., Novikova T. P. Apriornoe ranzhirovanie faktorov v modelirovanii tehnicheskih sistem. Modelirovanie sistem i processov. 2016, 9-1: 37-40. DOI: https://10.12737/21625. Тишанинов Н. П. Особенности решения задач с применением методов интегрирования мнения. Наука в центральной России. 2020, 1(43): 21-27. DOI: https://10.35887/2305-2538-2020-1-21-27. Tishaninov N. P. Osobennosti resheniya zadach s primeneniem metodov integrirovaniya mneniya. Nauka v central'noy Rossii. 2020, 1(43): 21-27. DOI: https://10.35887/2305-2538-2020-1-21-27. Борисова Л. В., Димитров В. П., Зубрилина Е. М. О задаче выбора сельхозмашин на основе многокритериального анализа. От модернизации к опережающему развитию: обеспечение конкурентоспособности и научного лидерства АПК. Екатеринбург, 2022: 23-27. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=49870568. Borisova L. V., Dimitrov V. P., Zubrilina E. M. O zadache vybora sel'hozmashin na osnove mnogokriterial'nogo analiza. Ot modernizacii k operezhayuschemu razvitiyu: obespechenie konkurentosposobnosti i nauchnogo liderstva APK. Ekaterinburg, 2022: 23-27. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=49870568. Слепенков А. Е., Кулинченко С. Н., Щитов С. В. [и др.]. Регрессионно-дисперсионный анализ экспериментальных данных процесса боронования опытным машинно-тракторным агрегатом. Евразийское Научное Объединение. 2020, 11-2(69): 136-140. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44448045. Slepenkov A. E., Kulinchenko S. N., Schitov S. V. [i dr.]. Regressionno-dispersionnyy analiz eksperimental'nyh dannyh processa boronovaniya opytnym mashinno-traktornym agregatom. Evraziyskoe Nauchnoe Ob'edinenie. 2020, 11-2(69): 136-140. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44448045. Saeed R., Askari M., Jannatkhah J. Performance of Tractor and Tillage Implements in Clay Soil. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences. 2017, 16: 154–162. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jssas.2015.05.003. Saeed R., Askari M., Jannatkhah J. Performance of Tractor and Tillage Implements in Clay Soil. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences. 2017, 16: 154–162. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jssas.2015.05.003. Бабицкий Л. Ф., Белов А. В., Дудченко П. С., Шиков Д. К. Использование функции Харрингтона при экспериментальных исследованиях рабочих органов культиваторов. Известия сельскохозяйственной науки Тавриды. 2022, 32(195): 172-184. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=50252868. Babickiy L. F., Belov A. V., Dudchenko P. S., Shikov D. K. Ispol'zovanie funkcii Harringtona pri eksperimental'nyh issledovaniyah rabochih organov kul'tivatorov. Izvestiya sel'skohozyaystvennoy nauki Tavridy. 2022, 32(195): 172-184. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=50252868. Пичкалев А. В. Обобщенная функция желательности Харрингтона для сравнительного анализа технических средств. Исследования наукограда. 2012, 1(1): 25-28. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=17848548. Pichkalev A. V. Obobschennaya funkciya zhelatel'nosti Harringtona dlya sravnitel'nogo analiza tehnicheskih sredstv. Issledovaniya naukograda. 2012, 1(1): 25-28. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=17848548. Маслов Г. Г., Трубилин Е. И., Цыбулевский В. В., Василенко Н. Б. Функция Харрингтона в исследованиях сельскохозяйственной техники. Таврический вестник аграрной науки. 2022, 3(31): 116-124. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=49865414. Maslov G. G., Trubilin E. I., Cybulevskiy V. V., Vasilenko N. B. Funkciya Harringtona v issledovaniyah sel'skohozyaystvennoy tehniki. Tavricheskiy vestnik agrarnoy nauki. 2022, 3(31): 116-124. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=49865414.