CC BY
21
УДК 630*232.211
О БИОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРАХ ПОРУБОЧНЫХ ОСТАТКОВ
С.В. Фокин
ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И.Вавилова»
В статье приводятся результаты исследований основных биометрических параметров порубочных остатков, являющихся основанием для разработки конструктивных элементов устройства для измельчения порубочных остатков.
Ключевые слова: биометрические параметры, порубочные остатки, конструктивные элементы, измельчение.
Территория Поволжского федерального округа (ПФО) относится к степной и лесостепной климатическим зонам. Леса этих зон представлены, в основном, твер-долиственными породами (дуб - 52 %, липа - 9 %, сосна - 21 %). Так как в настоящее время в ПФО лесокультурные работы, главным образом, ведутся на вырубках, то возникает проблема расчистки этих вырубок. В ПФО на долю сухих, засушливых лет приходится 63 %.
На большей части территории ПФО количество выпадающих осадков составляет 360...400 мм, что при наличии высоких температур вызывает резкий дефицит влаги. Поэтому на данной территории преобладают вырубки с дренированными почвами. Технология расчистки свежих вырубок в равнинных условиях этого типа почв имеет следующий вид: удаление порубочных остатков; полосная расчистка от пней [1].
Одной из основных операций по расчистке нераскорчеванных вырубок является измельчение порубочных остатков. Средством для выполнения данной операции является устройство для измельчения порубочных остатков. Для обоснования его конструктивных параметров определялись ос-
новные биометрические параметры порубочных остатков. С этой целью использовалась выборка порубочных остатков, взятых со сплошных вырубок, имеющих в своём составе: клён, липу, дуб, осину, вяз.
Диаметр порубочных остатков определялся в их средней части при помощи штангенциркуля. Длина порубочных остатков определялась при помощи метрической линейки рулонного типа. Статистическая обработка данных проводилась при помощи ПЭВМ. В качестве базовой компьютерной программы использовалась «БТАТКИСЛ 6.0».
Определение диаметра порубочных остатков устанавливалось как для всей вырубки, так и по породам, с использованием показателей описательной статистики (среднее, выборочная дисперсия, стандартное отклонение, доверительный интервал) [2].
Границы доверительных интервалов значений диаметров пней по породам и в целом по вырубке приводятся в табл. 1.
На основании таблицы 1 можно сделать вывод, что наибольший диаметр порубочных остатков имеет вяз (5,65 см). Поэтому для обоснования конструктивно-технологических параметров устройства
для измельчения порубочных остатков бу- дет использован данный размер.
Таблица 1
Значение диаметров порубочных остатков
древесная порода средний диаметр пня, абсолютная ошибка, см
клён 4,61 ± 0,61
липа 4,8 ± 0,51
дуб 4,85 ± 0,64
осина 4,97 ± 0,8
вяз 5,17 ± 0,48
по вырубке 4,84 ± 0,29
Определение длин порубочных остатков устанавливалось как для всей вырубки, так и по породам, с использованием показателей описательной статистики (среднее, выборочная дисперсия, стандартное отклонение, доверительный интервал) [2]. Границы доверительных интервалов значений диаметров пней по породам и в целом по вырубке приводятся в табл. 2.
На основании таблицы 2 можно сделать вывод, что наибольшую длину порубочных остатков имеет клен (377,13см). Поэтому для обоснования размера загрузочного патрона будет использован этот параметр.
По данным статистической обработки выборки можно определить наиболее распространённые биометрические параметры порубочных остатков, являющиеся основанием для расчета конструктивных элементов устройства для измельчения порубочных остатков.
Таблица 2 Значение длин порубочных остатков
Древесная порода Длина, абсолютная ошибка, см
клён 324,43 ± 52,7
липа 268,62 ± 78,36
дуб 231,87 ± 30,99
осина 283,33 ± 49,5
вяз 226,11 ± 57,7
по вырубке 268,44 ± 22,46
Данное устройство предназначено для измельчения порубочных остатков в щепу, поступающих в загрузочный патрон, при помощи ножей, равномерно расположенных по плоскости вертикального диска (рис. 1) [3].
Устройство для измельчения порубочных остатков содержит корпус загрузочного патрона 1, щепопровод 2, измельчитель 3, ременную передачу 4, приводной вал 5, механизм подачи 6, состоящий из подающего устройства пальчикового типа, подающие вальцы 7, раму подъемного устройства 8, гидроцилиндр 9, трубопровод 10, масляный бачок 11, режущие диски 12, консоль 13, систему шкивов, состоящую из шкивов 14, шкива 15, шкива 16, вал 17, вал 18, клиноременную передачу
19, понижающий редуктор 20.
Устройство для измельчения порубочных остатков работает следующим образом: маневрированием трактора устройство подается к куче порубочных остатков таким образом, чтобы рама подъемного устройства 8, шарнирно закрепленная с внешней стороны боковых стенок корпуса загрузочного патрона 1 на оси подающего устройства пальчикового типа механизма подачи 6, располагалась в нижней части кучи порубочных остатков. После этого в гидроцилиндре 9 при помощи трубопровода 10 и масляного бачка 11, соединенного с гидросистемой трактора, создается избыточное давление.
Вследствие этого шток гидроцилиндра 9, выходя из корпуса гидроцилиндра 9, воздействует на раму подъемного устройства 8. Так как рама подъемного устройства 8 представляет из себя многозвеньевую систему, то горизонтальное движение штока гидроцилиндра 9 преобразуется в вертикальное движение рамы подъемного устройства 8. В результате куча порубочных остатков располагается на уровне большего основания корпуса загрузочного патрона 1, имеющего призмовидную форму, меньшим основанием прикрепленным к измельчителю 3, а большее основание является входным отверстием для подачи порубочных остатков.
1 к гидросистеме
2 0
Рис. 1. Схема устройства для измельчения порубочных остатков
расположенные по бокам входного окна корпуса загрузочного патрона 1, позволяют придать поступающим в корпус загрузочного патрона 1 порубочным остаткам нужные габаритные размеры. При этом подающее устройство пальчикового типа ме-
Вращающиеся режущие диски 12, имеющие жесткое крепление при помощи консоли 13 на оси подающего устройства пальчикового типа механизма подачи 6,
ханизма подачи 6, ось которого установлена в основании нижней части входного отверстия корпуса загрузочного патрона 1, и подающие вальцы 7, перпендикулярно прикрепленные к внутренним боковым стенкам корпуса загрузочного патрона 1 в два ряда, обеспечивают постоянную подачу ветвей в корпус загрузочного патрона 1 и дальнейшее движение порубочных остатков к измельчителю 3. Вращательное движение подающего устройства пальчикового типа механизма подачи 6 и подающих вальцов 7, а соответственно и линейное движение измельчаемого материала в корпусе загрузочного патрона 1 с определенной скоростью подачи, обеспечивается при помощи ременной передачи 4 и системы шкивов, состоящей из шкивов 14, шкива 15, шкива 16, которые через понижающий редуктор 20 с валами 17,18, приводного вала 5 и клино-ременную передачу 19, соединены с валом отбора мощности трактора. Форма корпуса загрузочного патрона 1 и расположенные в нем подающие вальцы 7 способствуют уплотнению массы порубочных остатков для измельчения. Измельчение порубочных остатков происходит при помощи режущих элементов расположенных на фронтальной части измельчителя 3. Измельченные части крон и ветвей под действием центробежной силы транспортируется через щепопровод 2 в приемную тару или остаются на вырубке для перегнивания.
Непрерывность подачи материала для измельчения обеспечивается путем пе-
ремещения машинно-тракторного агрегата по вырубке на пониженной передаче.
Для расчета основных конструктивных элементов устройства целесообразно использовать средние значения биометрические параметры порубочных остатков. Так как величина среднего диаметра порубочных остатков по вырубке составляет 4,84±0,29 см, то данное значение, с точки зрения энергетических характеристик устройства, не принципиально. Поэтому для обоснования размеров корпуса устройства для измельчения порубочных остатков можно использовать среднее значение длины порубочных остатков. Таковым является среднее значение длины порубочных остатков по вырубке, которое равно 268,44±22,46 см.
Библиографический список
1. Винокуров В.Н., Еремин Н.В. Система машин в лесном хозяйстве: учеб. / М.: Издательский центр «Академия», 2004. 320 с.
2. Боровиков В.П. Программа 8ТАТ1БТ1КА для студентов и инженеров / М.: Компьютер пресс, 2001. 301 с.
3. Пат. 2354545, МПК В 27 Ь 11/00 Устройство для измельчения порубочных остатков / В.В. Цыплаков, О.Н. Шпортько, С.В. Фокин; заявитель и патентообладатель СГАУ. № 2007147160/12; заявл. 18.12.2007; опубл. 10.05.2009; Бюл. № 13.
