CC BY
23
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КАНАТНОЙ
ПОДТРЕЛЕВКИ
А.Ю. ШИРНИН, асп. каф. эксплуатации машин и оборудования МарГТУ
Получен патент [1] на способ и машину для трелевки. Согласно предлагаемому способу трелевки ее осуществляют следующим способом.
Машина, например, самоходное шасси со смонтированным на ее раме оборудованием, заезжает на лесосеку с поваленными деревьями и закрепляет устройством, установленным на машине (например, стрелой), опорный блок с пропущенным через него грузонесущим канатом на стволе одного из оставленных деревьев-семенников (мачте). Далее чокеруют чокерами поваленные деревья или хлысты; чокеры соединены с грузо-несущим канатом известным способом, конец которого закреплен на барабане лебедки, установленной на машине. После включения лебедки зачокерованные деревья формируются в пачку и трелюются к мачте, где происходит их отцепка. Далее цикл повторяется до тех пор, пока не будут подтрелеваны все деревья в секторе за мачтой на длину грузо-несущего каната. Описанный цикл по существу является подтрелевкой. В дальнейшем согласно [1] пачки трелюются при помощи смонтированной на шасси стрелой с пачко-вым клещевым захватом на верхний склад.
Предлагаемый комбинированный способ трелевки снижает поврежденность почвы и подроста на лесосеке трелевочными машинами.
Целью экспериментальных исследований является определение технологических параметров процесса канатной подтре-левки при переменных значениях высоты расположения опорного блока на мачте и объема трелюемой пачки.
Для этой цели использовалась лебедка ТЛ-7. Эксперименты проводились в Республике Марий Эл, в Килемарском районе, в муниципальном предприятии «Русь», в квартале № 119 Визимьярского лесничества.
Грузонесущий канат лебедки (рис. 1) пропускается через опорный блок, прикрепленный к мачте (рис. 2). К концу каната прикреплены чокеры, с помощью которых чокеруются хлысты и подтрелевываются к дереву. На рис. 3 изображен момент отрыва переднего конца пачки хлыстов от земли. После этого момента в тяговом канате возникает вертикальная составляющая силы натяжения, с помощью которой процесс трелевки не может быть нарушен наземными препятствиями (пень, обломок ствола и неровности грунта). Расстояние от точки отрыва переднего конца пачки до мачты является важным технологическим параметром, обеспечивающим безопасность и экологичность подтрелевки.
Было стрелевано 68 пачек хлыстов (60 пачек за вершины и 8 пачек за комли). Подтрелевка осуществлялась на трех высотах подвески блока: 4, 6 и 8 метров. Данные о подтрелевке комлями вперед не являются статистически корректными, тем не менее они дают представления о различиях между подтрелевкой комлями и вершинами вперед. Так, например, при трелевке за комли на высоте 4 м и при объеме пачки хлыстов 2,66 м расстояние от места подъема переднего конца пачки до мачты - 44 м, а при трелевке за вершины на высоте 4 м и при объеме пачки хлыстов 2,64 м3 расстояние от места подъема переднего конца пачки до мачты - 60 м.
При проведении исследований проводился хронометраж, измерялся диаметр в комлевой части и длина хлыста, длина под-трелевки, сила натяжения каната и расстояние от места начала подъема переднего конца пачки до мачты.
Подтрелевывались деревья в диапазоне изменения объема пачки хлыстов от 1,3 до 6,6 м3 трех пород (береза, ель, липа).
Рис. 1. Лебедка ТЛ-7 Рис. 2. Опорный блок
Рис. 3. Момент начала отрыва переднего конца пачки хлыстов от земли
При получении зависимостей на основе экспериментальных данных были заложены два вида уравнений: полином 1-й и 2-й степени. Определяющим в выборе, какую именно функцию взять за основу, стал коэффициент корреляции (г). Поскольку коэффициент корреляции у полиномов 1-й степени меньше, были взяты полиномы 2-й степени. Зависимости натяжения каната (Р) от объема трелюемой пачки (М)
Р = 0,1078 + 0,4427 * М -- 0,0109 * M2 (г = 0,998602), Р = 0,3561 + 0,2036 * М +
+ 0,015 * М2 (г = 0,995686),
(1) (2)
Р = 0,3861 + 0,2628 * М + + 0,0053 * М2 (г = 0,997354). (3)
Зависимости расстояния от точки отрыва переднего конца пачки до мачты (Ь) от объема пачки (М)
Ь = 63,4996 + 0,6109 * М -- 0,6139 * М2 (г = 0,990321),
Ь = 83,878 - 2,4755 * М -- 0,0942 * М2 (г = 0,99676671),
Ь = 110,6889 - 5,7677 * М +
л
(4)
(5)
(6)
+ 0,0318 * М (г = 0,997744).
На основе этих уравнений были по строены графики (рис. 4, 5).
(а)
(а)
S-
2,10
1,90
1,70
1,50 1,35 1,20
1,00
0,80 0,65
(б)
3 4 5
M, мл3
(в)
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 М, мл3
Рис. 4. Графики зависимости силы натяжения каната (К) от объема пачки хлыстов (М) при высоте подъема блока: (а) - 4 м, (б) - 6 м, (в) - 8 м
66 г
64 62 60 58 56 54 5250 48 46 44 42 40 38
82 80 78 76 74 72 70 68 66 64
104 102 100 98 96 94 92 90 88 86 84 82
4
M, мЛ3
6 7
(б)
3 4
M, мЛ3
(в)
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 М, мл3
Рис. 5. Графики зависимости расстояния от места подъема переднего конца пачки до мачты (Ь) от объема пачки хлыстов (М) при высоте подъема блока: (а) - 4 м, (б) - 6 м, (в) - 8 м
7
1
2
7
Выводы
1. Зависимость силы натяжения каната от объема пачки хлыстов выражается полиномом 2-й степени (уравнения 1-3). Причем чем выше высота подвески блока, тем меньше сила натяжения каната.
2. Зависимость расстояния от места подъема переднего конца пачки до мачты от объема пачки хлыстов выражается полиномом 2-й степени (уравнения 4-6). Причем чем выше высота подвески блока, тем больше расстояние от места подъема переднего конца пачки до мачты.
3. При средней высоте древостоя 20 м с помощью подтрелевки можно обрабаты
вать заболоченные лесосеки с шириной делянки от 104 до 148 м при высоте подвески блока 4 м, от 150 до 182 м - 6 м, от 186 до 224 м - 8 м.
4. Новизной данных исследований статьи является полученные корреляционные зависимости: силы натяжения каната (К) от объема пачки хлыстов (М) и расстояния от места подъема пачки до мачты (Ь) от объема пачки хлыстов (М).
Библиографический список
1. Патент №2224417 РФ, МКИ 7 А 01 в 23/02. Способ и машина для трелевки / Ю.А. Ширнин, Я.И. Шестаков, А.Ю. Ширнин - Опубл. 27.02.2004, Бюл. № 16. - 8 с.
