CC BY
28
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
На рис. 3 приняты следующие сокра-щения:ВД - валка деревьев; Дб - дробление; ЗПм - заготовка пиломатериалов; ЗСтК - заготовка сортиментов с кроной; ОС - обрезка сучьев; П - пакетирование; ПгЛТ - погрузка на лесовозный транспорт; Р - раскряжевка; СбС - сбор сучьев; Ст (Пс) - сортировка (подсортировка); Т - трелевка; Ш - штабелевка. Машины и механизмы: БП - бензопилы; БП Сц - бензопилы специализированные; БП Ув - бензопилы универсальные; ВПМ - валочно-пакетирующие машины; ВПгМ - валочно-погрузочные машины; ВРуТМ - валочно-рубительно-трелевочные машины; ВСПМ - валочно-сучкорезно-пакетиру-ющие машины; ВСРТМ - валочно-сучкорез-но-раскряжевочно-пакетирующе-трелевочные машины (форвестеры); ВСРМ - валочно-сучко-резно-раскряжевочные машины (харвестеры); ВСТМ - валочно-сучкорезно-трелевочные машины; ВТМ - валочно-трелевочные машины; ВТМ ТТт - валочно-трелевочные машины на базе трелевочного трактора; ВТМ ВМ - валоч-но-трелевочные машины на базе валочной машины; ВМ - валочные машины; КТУ - канатно-трелевочные установки; ЛУ - лесопильные установки; МСбС - машины для сбора сучьев; МСбС ГбТп - машины для сбора сучьев грабельного типа; МСбС МпТп - машины для сбора сучьев манипуляторного типа; МСбС МпТпПУс - машины для сбора сучьев манипуляторного типа с пакетировочным устройством и технологическим
оборудованием для трелевки пакетов сучьев; ПгМ - погрузочные машины; РуТМ - рубитель-но-трелевочные машины; РуМ - рубительные машины; СМ - сучкорезные машины; СРМ - сучкорезно-раскряжевочные машины (процессоры); СРМ ТТт - процессоры на базе трелевочного трактора; СРМ СМ - процессоры на базе сучкорезной машины; ТТт - трелевочные трактора; ТТт I - трелевочные трактора: манипуляторного типа с погрузочной площадкой (форвардеры); с канатно-чокерным оборудованием и погрузочным устройством; ТТт II - трелевочные трактора остальные: с канатно-чокерным оборудованием; манипуляторного типа с кониковым зажимным устройством; с пачковым захватом.
* БП Сц может выполнять в данный момент либо валку, либо обрезку сучьев и/или раскряжевку и/или выпиливать сортименты с кроной. Это вызвано их конструктивной особенностью (необходимостью переналадки по сравнению с БП Ув).
Библиографический список
1. Кочегаров, В.Г. Технология и машины лесосечных работ: Учебник для вузов / В.Г. Кочегаров, Ю.А. Бит, В.Н. Меньшиков - М.: Лесная пром-сть, 1990. - 392 с.
2. Машины для лесосечных работ: Учебник для профтехобразования / Н.Н. Горбачев, В.П. Ермольев, В.Е. Королев и др.; под общей редедакцией В.П. Ермольева - М.: Лесная пром-сть, 1988. -240 с.
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ
лесного снежного покрова
М.В. САВСЮК, асп. каф. транспорта и дорожного стр-ва УГЛТУ,
И.Н. КРУЧИНИН, доц. каф. транспорта и дорожного стр-ва УГЛТУ, канд. техн. наук,
С.И. БУЛДАКОВ, проф. каф. транспорта и дорожного стр-ва УГЛТУ, канд. техн. наук
Эффективное использование лесотранспортной машины (ЛТМ) в зимний период чаще всего ограничено потерей опорной проходимости по глубокому снежному покрову при перемещении ее по лесосеке. При этом проходимость любой ЛТМ определяется параметрами опорной поверхности, т.е. физико-механическими свойствами снежного покрова. Недостаточная изученность лесных транспортных путей в зимнее время создает трудности при прогнозировании возможности проходимости ЛТМ, рациональном выбо-
ре направления путей перемещения и технологических операций.
Существующие методы определения несущих свойств опорной поверхности основаны на однократном вдавливании штампов с плоской или цилиндрической поверхностью. Однако перемещение ЛТМ сопровождается многократным нагружением снежного покрова, осыпанием и выдавливанием снега на дно колеи, что приводит в конечном итоге к погрешности оценки проходимости штампо-выми методами.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007
137
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
Рис. 1. Схема взаимодействия универсального штампа со снежным покровом: В,Ь - ширина верхнего и нижнего штампа соответственно; H - глубина осадки верхнего штампа; Ндеф - толщина осыпавшегося и выдавленного слоя снега верхним штампом «В»; ф - угол внутреннего трения снега; Нос - вертикальная деформация выдавленного снега
Таблица
Характеристика опорной поверхности
Тип опорной поверхности
Послойная плотность, г/см3 Участок № 1 Лесной снежный покров Участок № 2 Снежная целина, глубина
глубиной 0,6 м снежного покрова 0,4 м
0-10 0,26 0,23
10-20 0,27 0,29
20-32 0,32 0,31
32-40 0,33 0,34
40-52 0,35 -
52-60 0,36 -
Связность, МПа 0,001-0,002 0,001-0,004
Коэффициент внутреннего трения ^ф„ 0,25-0,30 0,27-0,35
Твердость, МПа 0,0015-0,0096 0,0017-0,0115
Тип снега Фрикционно-связной Фрикционный
Вид Перекристаллизованный Перекристаллизованный
Действующий коэффициент жесткости снега, кН/м3 125 201
Допустимое нормальное давление, кПа 30 38
Для получения более достоверного режима нагружения снежного покрова было разработано устройство - универсальный штамп [1], состоящее из двух круглых разновеликих штампов, нижнего и верхнего, объединенных упругим элементом. Причем размеры нижнего, верхнего и расстояния между ними выбраны с учетом угла внутреннего трения, угла естественного откоса снега и формы образующегося ядра уплотнения.
Устройство работает следующим образом. При приложении внешней нагрузки через рукоятку 4 (рис. 1) штамп 1 внедряется в снежный покров, образуя ядро
уплотнения 7. При этом внешняя нагрузка передается через упругий элемент 3 и 6. Их параметры и размеры штампов 1 и 2 подобраны таким образом, чтобы развиваемое ими давление соответствовало нормальному давлению под ходовой частью ЛТМ и составляло 25^40 кПа. По мере погружения штампа 1 в образовавшиеся пространство происходит осыпание снега под углом ф. За счет штампа 2, имеющего больший размер, происходит деформация Ндеф дополнительного объема снега, причем образовавшийся новый конус уплотнения 5 не выйдет за пределы первого ядра уплотнения.
138
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
q, КПа
штамп универсальный
—■— эволюционная кривая, характеризующая
возможность относительного перемещения кристаллов снега по Л.В.Барахтанову * кривая разрушения, характеризующая излом кристаллов снега и нарушения структурных связей, по Л.В.Барахтанову — - штамп плоский по В.И. Малыгину
Рис. 2. Зависимости деформации снежного покрова глубиной 0,6 м при различных режимах нагружения
Несущая способность снежного покрова, а вместе с ней и оценка проходимости ЛТМ находится в зависимости от суммарной глубины погружения штампов. Так как упругие элементы соединены последовательно, а жесткость элемента 3 больше жесткости элемента 6, то величина погружения в относительных единицах отобразится на шкале 8, закрепленной на рукояти 4. Данное предположение основывается на том, что максимальное нормальное давление от штампа «B» не превысит максимального давления от штампа «Ь», т.е. qb > q B , а соотношение размеров верхнего и нижнего штампа лежат в диапазоне В/в = 1,2ч2,0.
На рис. 2. представлены результаты испытания универсального штампа в сравнении с данными, полученными рядом исследователей [2]. Анализ показал, что характер деформации снежного покрова глубиной 0,6 м универсальным штампом занимает промежуточное положение между предельными значениями различных видов нагружения и, по мнению авторов, более предпочтителен, т.к. более соответствует реальному режиму
нагружения снежного покрова при проходе ЛТМ.
В таблице приведены экспериментальные значения определения параметров снежного покрова с применением универсального штампа. Испытания проводились при температуре снега tcu = - 7 °С.
По результатам вдавливания определяется действующее значение коэффициента жесткости снега, несущая способность снежного покрова, а вместе с ней и оценка проходимости ЛТМ.
В результате исследования было определено, что действующий коэффициент жесткости снега полностью определяет параметры несущей способности снежного покрова, при этом необходимость в определении всех параметров снега отпала. Задавшись возможной деформацией снежного покрытия и зная допустимое нормальное давление от ЛТМ, мы отградуировали шкалу прибора в соответствующих единицах.
Предлагаемая конструкция позволяет моделировать многократное нагружение снежного покрова с учетом осыпания его на дно колеи, изменение несущей способности в зависимости от глубины погружения и формирования ядра уплотнения, а также учитывать различия в геометрических размерах ходовой части ЛТМ.
Полученная величина позволяет оценивать экспресс-методом проходимость ЛТМ в данных условиях эксплуатации и вырабатывать решения, связанные с рациональным формированием лесотранспортных путей.
Библиографический список
1. Устройство для определения несущей способности снежного покрова: Пат. 41150 Россия МПК7 G 01 N 1/20. ГОУВПО Уральский государственный лесотехнический университет, Кручинин И.Н., Булдаков С.И., Савсюк М.В. №2004113516/28; За-явл. 05.05.2004; Опубл. 10.10.2004. Рус.
2. Снегоходные машины. / Л.В. Барахтанов, В.И. Ершов, А.П. Куляшов, С.В. Рукавишников. - Горький: Волго-Вятское изд-во, 1986.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007
139
