Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor, Department of Forest Industry, Metrology, Standardization and Certification
канд. техн. наук, доцент кафедры лесной промышленности, метрологии, стандартизации и сертификации
Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor, Department of Forestry Mechanization and Machine Design
канд. техн. наук, доцент кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин
Cand. Sci. (Tech.), Head of Supply and Logistics Department
канд. техн. наук, руководитель отдела снабжения и логистики
Cand. Sci. (Tech.), Head of the Forestry Engineering Laboratory of the Engineering Center
канд. техн. наук, руководитель лаборатории лесного машиностроения Инжинирингового центра
The necessity of developing and creating planting machines for seedlings with a root-balled tree system is substantiated. Existing methods for modeling the kinematics and dynamics of planting machines using CAD and CAE systems, as well as methods for modeling the processes of interaction between the working bodies of planting machines and the soil environment are analyzed. The general concept of the developed planting machine for seedlings with a root-balled tree system is described. A simulation model of the planter mechanism has been created in the 3D CAD SolidWorks software package and CAE SolidWorks Motion. The working process of the planter mechanism was studied on a virtual stand implemented in the same software. As a result of the simulation, a group of parameters necessary for assessing the performance of the planter mechanism was obtained. These are the moments of forces of the virtual motors of the planter gear drive and the feeding device, the forces arising on the virtual springs of the retainer cone and the feeding drum cell, as well as the values of the contact force of the cam with the roller and the size of the opening of the retainer cones. The process of interaction of retaining cones with the soil environment was simulated using the discrete element method. For experimental verification of the obtained parameters, a full-size mock-up sample was created using 3D-printing. It made possible to confirm the power characteristics obtained as a result of modeling for such a key parameter as the torque required to drive the planter gear and the feeding device. Also, the correctness of the kinematic parameters of the mechanism chosen during the design process was clearly confirmed.
Приведено обоснование необходимости разработки и применения посадочных машин для саженцев с закрытой корневой системой. Проанализированы существующие методы моделирования кинематики и динамики посадочных аппаратов с использованием CAD- и САЕ-систем, а также методы моделирования процессов взаимодействия рабочих органов посадочных машин с почвенной средой. Изложено описание общей концепции разрабатываемой посадочной машины для саженцев с закрытой корневой системы. Разработана имитационная модель посадочного механизма в программном комплексе CAD SolidWorks и САЕ SolidWorks Motion. Исследован рабочий процесс посадочного механизма на виртуальном стенде, реализованном в этой же программной среде. Получена группа параметров, необходимых для оценки работоспособности посадочного механизма, в частности: моменты сил виртуальных двигателей привода посадочного аппарата и зарядного устройства; силы, возникающие на виртуальных пружинах посадочного конуса и стакана зарядного барабана; сила контакта кулачка с роликом; величина раскрытия посадочных конусов. Выполнено моделирование процесса взаимодействия посадочных конусов с почвенной средой методом дискретных элементов. Разработан полноразмерный макетный образец с использованием 3D-печати, позволивший подтвердить полученные в результате моделирования силовые характеристики по такому ключевому параметру, как крутящий момент, требующийся для привода посадочного аппарата и зарядного устройства. Подтверждена правильность выбранных в процессе проектирования кинематических параметров механизма.