WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального ...»

-- [ Страница 3 ] --

2 – муфта;

3 – по водок;

4 – выключатель концевой;

5 – контргайка (ГОСТ 8961-75);

6 – упор нижний;

7 – втулка направляющая;

8 – нож цилиндрический;

9 – выталки ватель;

10 – корпус;

11 – шарик;

12 – пружина дисковая;

13 – муфта;

14 – труба (3/4”);

15 – труба (8 – 10);

16 – упор верхний;

17 – втулка направ ляющая;

18 – шарик;

19 – пружина.

Для оперативной оценки влияния лесозаготовительной техники на плотность почвы в Санкт-Петербургской Государственной лесотехниче ской академии им. С.М. Кирова учеными Лесомеханического (каф. Лесных гусеничных и колесных машин) и Лесоинженерного (каф. Технологии ле созаготовительных производств) факультетов был создан не имеющий аналогов ручной прибор, позволяющий без больших затрат и с приемле мой точностью оценивать уплотнение почвы (Рис. 3.1).

Прибор состоит из цилиндрического ножа с механизмом вращения, выталкивателя керна почвы и сигнализации предельного погружения ножа в почву. На корпусе устройства, сделанного из трубы 3/4", с помощью муфт закреплены верхний и нижний упоры Внутри корпуса по втулкам может перемещаться шток с ручкой вы талкивателя керна почвы. Предельное перемещение выталкивателя при вырезании керна отслеживается сигнальной системой, состоящей из кон цевого выключателя, связанного поводком со штоком, источник световой сигнализации. Система сигнализации исключает уплотнение почвы при вырезании керна. Механизм вращения включает корпус с четырьмя паза ми, имеющими наклонные плоскости, по которым могут перемещаться шарики под воздействием цилиндрических пружин. В корпусе механизма вращения установлена цилиндрическая пружина, которая при отсутствии усилий на упорах внутренней окружностью опирается на корпус механиз ма вращения, а наружным находится в контакте с нижней муфтой;

шарики при этом под воздействием цилиндрических пружин занимают верхнее по ложение наклонной плоскости.

Принцип работы устройства заключается в следующем. Для сниже ния сопротивления резанию почвы, пронизанной корнями растений, и со хранения структуры образца (керна) цилиндрический нож под воздействи ем усилий, прилагаемых исследователем на ручные и ножные упоры, со вершает поступательное движение в почву. Под воздействием усилий пла стинчатая пружина пригибается и опирается на шарики, которые, преодо левая усилия цилиндрических пружин, переходят в нижнее положение на клонной плоскости;

при этом совершается поворот цилиндрического ножа.

В момент включения сигнализации прекращается воздействие на упоры и устройство вместе с керном извлекается из почвы, и с помощью выталки вателя керн удаляется из цилиндрического ножа.

Плотность отобранных образцов (кернов) почвы определяется по формуле:

где: – плотность керна почвы;

m – масса керна почвы;

V – объем керна почвы.

Вместе с тем практика эксплуатации прибора вышеописанной конст рукции [45] показала наличие в ней слабых мест, и, прежде всего, недоста точную эффективность механизма поворота цилиндрического ножа. По нятно, что почвогрунты лесосек, в отличие от почв сельскохозяйственных угодий пронизаны корневой системой древостоя. Физико-механические свойства таких почвогрунтов могут изменяться по длине трелевочного во лока часто и в широком диапазоне, а значит требуют большого числа изме рений. Следовательно, устройство для вырезания керна почвогрунта долж но быть простым по конструкции, мобильным и обеспечивать минимальное время для вырезания одного образца. Для перерезания корневой системы пронизывающей почвогрунт нож устройства должен поворачиваться во круг своей оси и иметь зубчатый торец.

В дальнейших исследованиях влияния параметров гусеничных дви жителей трелевочных тракторов на их взаимодействие с почвами лесосек вышеописанный прибор был несколько видоизменен (Рис. 3.2) [44]. При вырезании керна винтовая пара поворачивает цилиндрический нож на не сколько десятков угловых градусов, и он как пила вырезает керн из поч вогрунта пронизанного корневой системой.

Принцип работы устройства заключается в следующем. Для сниже ния сопротивления резанию почвы, пронизанной корнями растений, и со хранения структуры образца (керна) цилиндрический нож под воздействи ем усилий, прилагаемых исследователем на ручные и ножные упоры, со вершает поступательное движение в почву. Под воздействием усилий пла стинчатая пружина пригибается и опирается на шарики, которые, преодо левая усилия цилиндрических пружин, переходят в нижнее положение на клонной плоскости;

при этом совершается поворот цилиндрического ножа.

В момент включения сигнализации прекращается воздействие на упоры и устройство вместе с керном извлекается из почвы, и с помощью выталки вателя керн удаляется из цилиндрического ножа.

В нашем исследовании использовался следующий вариант модерни зации устройства для вырезания образцов почвогрунта, на которое получен патент на полезную модель [106].

Новое устройство отличается тем, что нож имеет съемные вставки из прозрачного кварцевого стекла, необходимая прочность которых опреде лена специальным расчетом [107], с нанесенным на него нониусом. Такое новшество позволило сделать прибор более универсальным – позволяю щим оценивать не только уплотнение почвы, но и перемешивание ее гори зонтов при воздействии трелевочных систем и лесозаготовительной техни ки. Цена деления нониуса нанесенного на вставки кварцевого стекла со ставляла 1 см, следовательно, погрешность измерения перемешивания почвенных слоев составляла ±0,5 см.

Рис. 3.2 Устройство для вырезания керна почвы с винтовой парой 1 – ручка выталкивателя;

2 – упор верхний;

3 – поводок;

4 – труба;

5 – подшипник;

6 – корпус с нижним упором;

7 – штанга выталкивателя;

8 – корпус;

9 – выталкиватель;

10 - нож цилиндрический;

II – винтовая пара Масса получаемых образцов (кернов) почвы определялась путем взвешивания на весах с ценой деления нониуса 5 грамм, следовательно, погрешность измерения массы образцов составляла ±2,5 грамма.

Исследования проводились в производственных условиях на лесосе ках находящихся в кварталах № 102, 100 и 99 Ефимовского лесхоза Бокси тогорского района Ленинградской области. Для изучения влияния работы лесозаготовительной техники на лесные почвогрунты были отобраны 3 ле сосеки, схемы разработки которых представлены на рис. 3.3-3.5.

Во всех случаях лесосеки разрабатывались методом сплошной рубки.

Все лесосеки относятся ко второй группе леса.

Система машин и технологии разработки лесосек во всех случаях были одинаковыми. Согласно технологическим картам подготовительные работы включали уборку сухостойных, зависших и гнилых деревьев на всей территории лесосеки и в пятидесятиметровой зоне безопасности во круг нее, разметку магистрального волока шириной 5 метров, пасечных волоков шириной 4 метра и подготовку погрузочной площадки размерами 20х30 м.

Рис. 3.3 Схема разработки лесосеки, находящейся в квартале 102, выдел Подготовительные и основные работы проводились силами одной комплексной бригады в составе: вальщик – 1 чел.;

помощник вальщика – чел.;

рабочий на очистке деревьев от сучьев – 1 чел.;

тракторист – 1 чел.;

рабочий на раскряжевке – 1 чел.

Технологические карты предусматривали следующий порядок вы полнения технологических операций основных лесосечных работ:

1. Валка деревьев бензиномоторной пилой «Хускварана» вершинами на волок в последовательно разрабатываемых пасеках (1, 2, 3, 4 и т.д.).

2. Очистка деревьев от сучьев.

3. Формирование и трелевка пачек хлыстов за вершины трелевочным трактором со скользящим канатно-чокерным оборудованием ТДТ 55А, производства ОАО «Онежский тракторный завод», г. Петроза 4. Раскряжевка хлыстов бензиномоторной пилой «Хускварна» на верх 5. Погрузка древесины на лесовозный транспорт производилась мето дом самопогрузки, при помощи гидроманипуляторов самопогру жающихся лесовозных автопоездов.

Все работы проводились в соответствии с принятыми правилами техники безопасности. Очистка лесосек проводилась силами основной бригады. По окончании срока действия лесорубочных билетов лесосеки были приняты лесничим по акут освидетельствования без нарушений.

Рис. 3.4 Схема разработки лесосеки, находящейся в квартале 99, выдел 22, Рис. 3.5 Схема разработки лесосеки, находящейся в квартале 100, выдел Способ лесовозобновления на всех лесосеках был выбран - естест венное последующее лесовозобновление, что связано с малой площадью лесосек, небольшим количеством подроста (1000 шт/га) при высоте 1,0 м и возрасте 10 лет.

Лесосека находящаяся в выделе 35 квартала № 102 (Рис. 3.3) харак теризуется следующими основными показателями: площадь – 0,9 га;

фор мула породного состава: 5Е110С704Б80;

средняя высота хлыста – 20 м;

сред ний диаметр хлыста на высоте груди – 22 см;

класс бонитета – IV;

полнота насаждения – 0,7;

средний запас леса на гектаре – 250 м3/га. Тип леса – черничник влажный.

Лесосека находящаяся в выделе 22 квартала № 99 (Рис. 3.4) характе ризуется следующими основными показателями: площадь – 1,1 га;

форму ла породного состава: 9Е100Ос90;

средняя высота хлыста – 25 м;

средний диаметр хлыста на высоте груди – 26 см;

класс бонитета – II;

полнота на саждения – 0,8;

средний запас леса на гектаре – 380 м3/га. Тип леса – чер ничник свежий.

Лесосека находящаяся в выделе 12 квартала № 100 (Рис. 3.5) харак теризуется следующими основными показателями: площадь – 1,3 га;

фор мула породного состава: 7Е1103С110;

средняя высота хлыста – 24 м;

средний диаметр хлыста на высоте груди – 26 см;

класс бонитета – III;

полнота на саждения – 0,7;

средний запас леса на гектаре – 320 м3/га. Тип леса – чер ничник свежий.

Почвенно-грунтовые и рельефные условия лесосек сходные, во всех случаях подстилающими грунтами являлись суглинки. Лесосека 1 имела модергумусную подстилку на среднеподзолистом горизонте, лесосека имела моргумусную подстилку на среднеподзолистом горизонте, лесосека 3 имела моргумусную подстилку на сильноподзолистом горизонте.

Для изучения строения почвы на каждом волоке были сделаны поч венные разрезы на глубину 1 метр (пример почвенного разреза приведен на рис. 3.7). Перед первым проходом трактора, трассы пасечных волоков были разбиты на пикеты с расстоянием между пикетами 1 метр. На каждом пикете были взяты пробы естественной плотности лесной почвы, причем тонкие корни и незначительные препятствия цилиндрический нож устрой ства легко перерезал, а в случае если нож встречал значительные препят ствия (крупные корни, камни), то место взятия пробы несколько смеща лось. Общий получаемых кернов почвы представлен на Рис. 3.6.

Рис. 3.6 Общий вид получаемых кернов почвы Затем после каждого прохода трелевочного трактора на каждом пи кете бралась проба плотности почвы в следе гусеничного движителя и в следе волочащейся части пачки, причем всякий раз место забора пробы не сколько смещалось, что бы исключить влияние пробы взятой до этого.

Пробы брались на всех тех пикетах мимо которых прошел трактор с пач кой за данный заход. Пробы брались на пикетах до окончания разработки пасеки.

Образцы (керны) почвы помещались каждый в герметично закры вающийся пакет и снабжались биркой с указанием номера пикета, номера прохода и способа трелевки, и в дальнейшем взвешивались в лаборатор ных условиях, что позволило свести к минимуму погрешности, неизбежно возникающие в полевых условиях.

Также при выполнении экспериментальных исследований проводи лось общее обследование вырубок прошлых лет, находящихся в квартале 99 и 146. Схемы разработки обследуемых лесосек приведены на рис.

3.10-3.12. В результате обследования давалась общая оценка степени по вреждения почвы, были изучены особенности рельефа, в т.ч. нанорельефа.

Нанорельеф почв вырубок обусловлен главным образом воздействием тех ники.

Иллювиально-железистый гумусовый подзол.

Рис 3.7 Схема почвенного разреза полученного на лесосеке находящейся в В процессе общего обследования вырубки установлены классы (ка тегории) повреждений почвы. Таких классов (категорий) выделено во семь.

1 категория - повреждений нет или слабое нарушение подстилки (уплот нение, разрывы) обусловленные слабым воздействием крон деревьев при их трелевке (Рис. 3.8).

Рис. 3.8 Слабая степень повреждения почвы 2 категория - сильно повреждена или полностью уничтожена подстилка без нарушений других генетических горизонтов. Уничтожение или повре ждения подстилки здесь также обусловлены кронами при трелевке.

3 категория - перемешаны верхние генетические горизонты (А0, А1, А2) до иллювиального, верхний смешанный горизонт (Асмеш) ещё слабо минера лизован.

4 категория - перемешаны все основные генетические горизонты, включая иллювиальный. В отдельных случаях до материнской породы. Верхний го ризонт (Асмеш) сильно минерализован.

5 категория - образование выбоин (ям) в виде каналов до иллювиального горизонта, иногда до материнской породы. Глубина выбоин более 20 см, иногда достигает 50-60см (Рис. 3.9).

6 категория - бугры (холмики) чаще всего в виде пластов как при вспашке.

Образованы двумя смешанными гумусированными горизонтами при воз действии гусениц трелевочного трактора сгребанием смешанного горизон та и переноса его на рядом лежащие площади. Высота бугров как правило в пределах 10-30 см.

7 категория - сплошной слой порубочных остатков, перемешанных с поч вой. Эта категория образуется на площадках обрезки сучьев. Мощность порубочных остатков от 20 см до 1 м и более.

8 категория - площади занятые пнями.

Рис. 3.9 Сильное повреждение почвы (5 категория) Рис. 3.10 Схема разработки лесосеки, находящейся в квартале 99, выдел После установления категорий повреждения почвы проводилось кар тирование почвенного покрова по маршрутному ходу на полосе шириной м. Маршрутный ход выбирался в характерном для вырубки месте с обяза тельным пересечением всех элементов рельефа. Оценка почвенного покро ва проводилась глазомерно по двухметровым отрезкам. Длина маршрутно го хода, в зависимости от площади вырубки, составляла от 250 до 450 м.

Заканчивалось картирование почвы у стены леса, с обязательным заходом в лес для морфологического описания профиля почвы, ненарушенного ле созаготовительной техникой.

Рис. 3.11 Схема разработки лесосеки, находящейся в квартале 99, выдел Лесосека находящаяся в выделе 18 квартала № 99 (Рис. 3.10) харак теризуется следующими основными показателями: площадь – 10,4 га;

формула породного состава: 5Е100С703Б80Ос80;

средняя высота хлыста – м;

средний диаметр хлыста на высоте груди – 24 см;

класс бонитета – III;

полнота насаждения – 0,8;

средний запас леса на гектаре – 250 м3/га. Тип леса – черничник влажный.

Рис. 3.12 Схема разработки лесосеки, находящейся в квартале 146, выдел Лесосека находящаяся в выделе 25 квартала № 99 (Рис. 3.11) харак теризуется следующими основными показателями: площадь – 3,4 га;

фор мула породного состава: 5Е1004Б90Ос90;

средняя высота хлыста – 23 м;

средний диаметр хлыста на высоте груди – 24 см;

класс бонитета – III;

средний запас леса на гектаре – 350 м3/га. Тип леса – ельник-долгомошник.

Лесосека находящаяся в выделе 2 квартала № 146 (Рис. 3.12) харак теризуется следующими основными показателями: площадь – 4,3 га;

фор мула породного состава: 4СЕ5Б;

средняя высота хлыста – 24 м;

средний диаметр хлыста на высоте груди – 26 см;

класс бонитета – III;

полнота на саждения – 0,7;

средний запас леса на гектаре – 310 м3/га. Тип леса – чер ничник влажный.

3.2 Определение необходимого числа наблюдений и повторений опыта Необходимость обеспечения корректности проведения измерений и обеспечения их требуемой точности уже отмечалась нами в данной главе выше. Известно, что точность измерений характеризуется абсолютной X = X X или относительной 100% ошибками, которые в свою очередь представляют собой сумму систематической и суммарной ошибок. Систематические ошибки при испытаниях техники являются ошибками измерительных приборов и методов измерения, которые обычно известны и приводятся в техническом паспорте на прибор или могут быть измерены при помощи высокоточных эталонов.

Случайные ошибки невозможно количественно прогнозировать с высокой точностью, так как они зависят от изменения условий измерения и степени изменчивости случайного процесса или величины.

В большинстве случаях на точность результата эксперимента влияет и сам объект исследования, характеризующийся своей неоднородностью, это относится и к лесным почвам, поэтому плотность почвы следует изме рять как можно точнее.

Перед началом проведения эксперимента была сделана пробная се рия опытов для определения необходимого количества повторений. Полу ченные данные плотности почвы естественного сложения обрабатывались методом вариационной статистики с вычислением математического ожи дания М, средней ошибки ±m, среднеквадратического отклонения, пока зателя точности Р, коэффициента вариации V. Указанные статистические величины были рассчитаны по следующим формулам:

В таблице 3.1 приведены основные математические характеристики объемного веса почвы на волоке-полигоне.

Основные математические характеристики объемного веса почвы Из руководств по вариационной статистике известно, что число на блюдений n, коэффициент вариации V и точность исследования P связаны следующей зависимостью:

где: t – коэффициент доверия, означающий отношение числа случаев, в ко торых точность выше или равна заданной, к числу случаев в которых точ ность ниже принятой.

При коэффициенте доверия, равном 1, обеспечивается получение верных данных лишь в двух случаях из трех, что явно не достаточно. При коэффициенте доверия 2 обеспечивается 19 верных определений из 20 и при коэффициенте 3 – 384 из 385, т.е. в последнем случае вероятность практически переходит в достоверность. Наблюдения с вероятностью 0,996 практически не осуществимы, т.к. требуется очень большая повтор ность. Достаточно бывает вероятности 0,95 (коэффициент доверия 2), ко торую приняли в дальнейших расчетах [49, 61, 108-110].

Таким образом, для определения плотности исследуемой почвы с точностью не ниже 5% с вероятностью 0,950 принимаем количество по вторений равное 31. Следовательно, длины участков волоков с различным числом проходов по ним удовлетворяют требованиям проведения экспе римента.

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

При исследовании технических систем используются теоретические и эмпирические методы познания. Каждое из этих направлений обладает относительной самостоятельностью, имеет свои достоинства и недостатки [121]. В общем случае, теоретические методы в виде математических мо делей позволяют описывать и объяснять взаимосвязи элементов изучаемой системы или объекта в относительно широких диапазонах изменения пе ременных величин [122]. Однако при построении теоретических моделей неизбежно введение каких-либо ограничений, допущений, гипотез и т.п.

Поэтому возникает задача оценки достоверности (адекватности) получен ной модели реальному процессу или объекту. Для этого проводится экспе риментальная проверка разработанных теоретических моделей. Практика является решающей основой научного познания. В ряде случаев именно результаты экспериментальных исследований дают толчок к теоретиче скому обобщению изучаемого явления. Экспериментальное исследование дает более точное соответствие между изучаемыми параметрами [123].

Таким образом, теоретические и экспериментальные исследования дополняют друг друга и являются составными элементами процесса по знания окружающего нас мира [124].

Результаты экспериментальных исследований нуждаются в опреде ленной математической обработке. В настоящее время процедура обработ ки экспериментальных данных достаточно хорошо формализована и ее не обходимо только правильно использовать [121-125]. Круг вопросов, ре шаемых при обработке результатов эксперимента, не так уж велик. Это вопросы подбора эмпирических формул и оценка их параметров, вопросы оценки истинных значений измеряемых величин и точности измерений, вопросы исследования корреляционных зависимостей и некоторые другие [126, 127].

В наших исследованиях основными задачами, решаемыми при по мощи натурных экспериментальных исследований в производственных ус ловиях, являлись получить подтверждение адекватности разработанной математической модели оценки процессов деформирования при цикличе ском уплотнении почвы, модели для определения оптимального числа рей сов трелевочной системы по одному следу, а также получение данных для разработки формулы позволяющей связать транспортную нагруженность волока с уплотнением почво-грунта.

4.1 Получение характеристик изменения плотности почвы от числа Целью любого эксперимента является определение качественной и количественной связи между исследуемыми параметрами, либо оценка численного значения какого-либо параметра. Целью математической обра ботки результатов эксперимента является представление результатов на блюдений в виде наиболее простой формулы с оценкой возможной по грешности ее использования.

Под измерением понимают сравнение измеряемой величины с дру гой величиной, принятой за единицу измерения.

Различают два типа измерений: прямые и косвенные. При прямом измерении измеряемая величина сравнивается непосредственно со своей единицей меры. Например, измерение микрометром линейного размера, промежутка времени при помощи часовых механизмов, температуры термометром, силы тока амперметром и т.п. Значение измеряемой вели чины отсчитывается при этом по соответствующей шкале прибора.

При косвенном измерении измеряемая величина определяется (вы числяется) по результатам измерений других величин, которые связаны с измеряемой величиной определенной функциональной зависимостью. На пример, измерение скорости по пройденному пути и затраченному време ни, измерение плотности тела по измерению массы и объема, температуры при резании по электродвижущей силе, величины силы по упругим де формациям и т.п. В нашем случае использовался косвенный метод измере ния плотности почвы – по измеряемой массе, при известном объеме керна вычислялась его плотность.

Полученные, по методике описанной в главе 3, значения плотности кернов почвы заносились в журнал, после чего была проведена их матема тическая обработка по следующей известной [121-127] методике:

1. Вычисляли среднее значение измерений (математическое ожидание) 2. Определяли погрешности отдельных измерений как Vi = а аi;

3. Вычисляли квадраты погрешностей отдельных измерений Vi 2;

4. Измерения резко отличающиеся по своим значениям от остальных измерений, проверялись на промах. При исключении одного или не скольких измерений пункты 1...4 повторялись;

5. Определяли среднюю квадратичную погрешность результата серии 6. Определяли коэффициент Стьюдента t (n) для выбранной надежно сти и числа проведенных измерений n;

7. Находили границы доверительного интервала 8. Получали окончательный результат в виде:

9. Оценивали относительную погрешность результата серии измерений В дальнейшем рассчитывались основные параметры и строились за коны распределения изучаемой физической величины – плотности почво грунта лесосеки.

В многочисленных работах предшественников, например [19, 44, 45, 128] доказано, что плотность лесных почвогрунтов, как естественного сложения, так и после воздействия на них движителей лесозаготовитель ных машин, подчиняется нормальному закону распределения. Известно, что механизм формирования нормально распределенных случайных вели чин состоит в следующем: такие величины формируются под воздействи ем очень большого числа независимых случайных факторов, причем сила воздействия каждого отдельного фактора мала и не может превалировать среди остальных. Во многих случайных величинах проявляется эффект большого числа независимых причин, отсюда и широкое применение нор мального закона на практике. В случае отклонения экспериментальных данных от нормального закона его удается использовать в качестве перво го приближения, при этом не редко оказывается, что подобное допущение дает достаточно точные с практической точки зрения результаты. Нор мальное распределение является двухпараметрическим, т.е. характеризует ся двумя числовыми статистиками: математическим ожиданием – x и средним квадратичным отклонением.

В табл. 4.1 приведены основные статистики законов распределения плотности почвы естественного сложения и после каждого из девяти пол ных рейсов трелевочной системы. Кроме того, в табл. 4.1 приведены зна чения транспортной нагруженности, вычисленные по формуле (2.16) для каждого рейса трактора, причем вместо величины грузооборота для всего пасечного волока брался усредненный объем пачки, трелюемой за один рейс трелевочной системы.

Статистики закона распределения плотности почвогрунта трелевоч- ожи- персия ожи- персия ожи- персия нагру плот- ности плот- ности плот- ности ности почвы, ности почвы, ности почвы, Полученные экспериментальная данные были обработаны при по мощи прикладных программ для ПЭВМ «Statistica 5.0», «Matcad 2005.

Proffessional» и «Excel 2005», входящей в пакет прикладных программ «Of fice XP Professional» для операционной системы Windows ХР. С помощью указанных программ из массивов экспериментальных данных были полу чены основные статистики законов распределения плотности почвы, пред ставленные в табл. 4.1, и их графическая интерпретация, представленная на рис. 4.1-4.3.

На рис. 4.1-4.3 представлены графики законов распределения плот ности почвогрунта от естественного сложения до десятого двойного про хода трелевочной системы по волокам трех исследуемых лесосек.

Рис. 4.1 Графики законов распределения плотности почвогрунта от естест венного сложения до десятого двойного прохода трелевочной системы для Как следует из анализа данных табл. 4.1 и рис. 4.1 за четыре двойных прохода трелевочной системы математическое ожидание плотности почвы возросло, что привело достижению относительной плотностью значения =1,55-1,6, сравнение полученных экспериментальных данных, с данны ми, приведенными на рис. 2.4 свидетельствует о достаточной точности теоретических расчетов.

Рис. 4.2 Графики законов распределения плотности почвогрунта от естест венного сложения до десятого двойного прохода трелевочной системы для Рис. 4.3 Графики законов распределения плотности почвогрунта от естест венного сложения до десятого двойного прохода трелевочной системы для Для определения закона аппроксимации, наиболее точно описываю щего изменения математического ожидания и дисперсии плотности поч вогрунта, характер которых хорошо виден на рис. 4.1 – 4.3 при помощи программы Excel 2005 была проведена переборка законов, что графически отражено на рис. 4.4 – 4.9.

Рис. 4.4 Экспериментальные и аппроксимирующие графики изменения ма тематического ожидания плотности почвы от числа двойных проходов трелевочной системы (N) для волоков лесосеки № 1: а) линейная аппрок симация;

б) полиноминальная второй степени;

в) степенная;

г) логарифми ческая;

1 – экспериментальная кривая;

2 – линия аппроксимации;

3 – ап проксимирующее выражение и коэффициент аппроксимации Рис. 4.5 Экспериментальные и аппроксимирующие графики изменения ма тематического ожидания плотности почвы от числа двойных проходов трелевочной системы (N) для волоков лесосеки № 2: а) линейная аппрок симация;

б) полиноминальная второй степени;

в) степенная;

г) логарифми ческая;

1 – экспериментальная кривая;

2 – линия аппроксимации;

3 – ап проксимирующее выражение и коэффициент аппроксимации Рис. 4.6 Экспериментальные и аппроксимирующие графики изменения ма тематического ожидания плотности почвы от числа двойных проходов трелевочной системы (N) для волоков лесосеки № 3: а) линейная аппрок симация;

б) полиноминальная второй степени;

в) степенная;

г) логарифми ческая;

1 – экспериментальная кривая;

2 – линия аппроксимации;

3 – ап проксимирующее выражение и коэффициент аппроксимации Как видно из графика экспериментальная кривая близка к логариф мической, это позволяет утверждать, что разработанные в главе 2 модели оценки процессов деформирования при циклическом уплотнении почвы не противоречат по характеру полученным при натурном производственном эксперименте данным.

Рис. 4.7 Экспериментальные и аппроксимирующие графики изменения дисперсии плотности почвы от числа двойных проходов трелевочной сис темы (N) для волоков лесосеки № 1: а) линейная аппроксимация;

б) поли номинальная второй степени;

в) степенная;

г) логарифмическая;

1 – экспе риментальная кривая;

2 – линия аппроксимации;

3 – аппроксимирующее выражение и коэффициент аппроксимации Рис. 4.8 Экспериментальные и аппроксимирующие графики изменения дисперсии плотности почвы от числа двойных проходов трелевочной сис темы (N) для волоков лесосеки № 2: а) линейная аппроксимация;

б) поли номинальная второй степени;

в) степенная;

г) логарифмическая;

1 – экспе риментальная кривая;

2 – линия аппроксимации;

3 – аппроксимирующее выражение и коэффициент аппроксимации Рис. 4.9. Экспериментальные и аппроксимирующие графики изменения дисперсии плотности почвы от числа двойных проходов трелевочной сис темы (N) для волоков лесосеки № 2: а) линейная аппроксимация;

б) поли номинальная второй степени;

в) степенная;

г) логарифмическая;

1 – экспе риментальная кривая;

2 – линия аппроксимации;

3 – аппроксимирующее выражение и коэффициент аппроксимации Данные рис. 4.7 – 4.9 позволяют отметить еще одну важную особен ность деформирования лесных почвогрунтов с ростом числа двойных про ходов трелевочной системы, а именно – эффект его упаковки и формиро вания более жесткой структуры почвы. Как видно при увеличении числа двойных проходов трелевочной системы, наряду с ростом значения мате матического ожидания плотности почвогрунта, наблюдается постепенное снижение дисперсии плотности, и начиная именно с четвертого – пятого рейсов формы кривых распределения мало отличаются по форме между собой, что свидетельствует о переходе почвогрунта из состояния аморф ной и слабосвязанной структуры к более определенной, с прогнозируемы ми физико-механическими характеристиками. Данные показывают, что на стадии 4-5-ти рейсов трелевочной системы дисперсия плотности почвог рунта снизилась почти в 2 раза, тогда как за последующие 4-5 рейсов – всего на 25 %.

4.2 Получение корреляционной зависимости между транспортной на груженностью и уплотнением почвогрунта лесосеки Как уже отмечалось в главе 1 наиболее предпочтительным путем по вышения экологической эффективности главного пользования лесом явля ется совершенствование именно технологии работ, поскольку создание специальных систем машин для каждого типа природно-производственных условий является весьма проблематичным. Вместе с тем понятно, что раз рабатываемые рекомендации должны быть как можно более простыми и их можно было бы проектировать исходя из небольшого числа легко рас считываемых и учитываемых факторов.

В главе 2 было отмечено, что одним из основных показателей работы первичного транспорта леса является транспортная нагруженность, кото рая связана, как было показано, с площадью пасеки, запасом леса на гекта ре, плотностью древесины, эксплуатационным весом трактора и длиной волока, длиной ленты набора пачки. Перечисленные показатели всегда имеются в распоряжении инженера-технолога (мастера леса, начальника службы лесозаготовок). Следовательно, можно утверждать, что показатель транспортной нагруженности в кН·км является несложно определяемым фактором, который при наличии тесной связи с уплотнением лесного поч вогрунта будет позволять легко прогнозировать оптимальное число двой ных проходов трелевочной системы по одному следу для доведения плот ности до оптимальной, с точки зрения последующего естественного лесо возобновления.

Известно [129, 130], что меру зависимости переменных представляет собой корреляция. Наиболее известна корреляция Пирсона (r), которая представляет собой меру линейной зависимости двух переменных. Если возвести его в квадрат, то полученное значение коэффициента детермина ции r2 представляет долю вариации, общую для двух переменных (иными словами, "степень" зависимости или связанности двух переменных). Чтобы оценить зависимость между переменными, нужно знать как "величину" корреляции, так и ее значимость. Уровень значимости, вычисленный для каждой корреляции, представляет собой главный источник информации о надежности корреляции. Значимость определенного коэффициента корре ляции зависит от объема выборок. Критерий значимости основывается на предположении, что распределение остатков (т.е. отклонений наблюдений от регрессионной прямой) для зависимой переменной y является нормаль ным (с постоянной дисперсией для всех значений независимой переменной x).

Две переменные могут быть связаны таким образом, что при возрас тании значений одной из них значения другой убывают. Это и показывает отрицательный коэффициент корреляции. Про такие переменные говорят, что они отрицательно коррелированы.

Априори понятно, что если между транспортной нагруженностью путей первичного транспорта леса и уплотнением почвы на них существу ет тесная связь, то она может быть только положительной корреляцией, т.е. при возрастании транспортной нагруженности будет возрастать и уп лотнение почвы в следе трелевочных систем.

При обработке полученных при проведении экспериментальных ис следований данных была сделана попытка получить линейную зависи мость между исследуемыми величинами, в результате был получено сле дующее уравнение регрессии где: Агр – транспортная нагруженность волока, кН·км;

– плотность поч вогрунта, т/м3.

При этом был получен коэффициент корреляции R=0,983625, что свидетельствует о весьма тесной связи между транспортной нагруженно стью и плотностью почвы.

В дальнейшем, для проверки качества выполненного регрессионного анализа при помощи программы «Excel 2005», входящей в пакет приклад ных программ «Office XP Professional» для операционной системы Win dows ХР, была сделана попытка получить полиноминальную регрессион ную зависимость между транспортной нагруженностью и плотностью поч вогрунта трелевочного волока.

В [130] отмечается, что при сравнении качества регрессии, оценен ной по различным зависимым переменным, полезно исследовать доли объ ясненной и необъясненной дисперсии. Доля дисперсии зависимой пере менной, объясненной уравнением регрессии, называется коэффициентом детерминации. В двумерном случае коэффициент детерминации совпадает с квадратом коэффициента корреляции.

Из вышеизложенного видно, что в нашем случае зависимость подпа дает как раз под двухмерную модель.

В результате решения поставленной задачи была получена следую щая зависимость:

а коэффициент детерминации для данного выражения составил R2=0,9898, что свидетельствует о хорошей сходимости полиноминальной регрессион ной модели с полученными во время проведения экспериментальных ис следований данными.

Полученные линейная и полиноминальная регрессионные модели, с высокими значениями коэффициента корреляции и детерминации позво ляют утверждать, что между транспортной нагруженностью трелевочных волоков и уплотнением почвы на них существует весьма тесная связь.

Кроме того, полученные зависимости позволяют с большой долей вероят ности прогнозировать конечную плотность почвы на участках волоков с различными значениями транспортной нагруженности, а, следовательно, и управлять процессом уплотнения лесной почвы для достижения ею опти мальных значений, с точки зрения последующего естественного лесовозо бовления.

4.3 Результаты обследования вырубок прошлых лет Как отмечалось в главе 3, в программу натурных эксперименталь ных исследований также входило обследование состояния почвенного по крова вырубок прошлых лет, которые также отбирались на территории Ефимовского лесхоза Бокситогорского района Ленинградской области.

Описание системы машин, технологии разработки лесосек, а также их природно-производственные условия к моменту главной рубки брались из имеющихся в конторе лесхоза технологических карт на разработку лесо сек (см. главу 3, Рис. 3.10-3.12 и описания к ним). Отметим, что все ука занные лесосеки по окончании разработки были приняты лесничим по ак ту освидетельствования без нарушений, о чем имеется соответствующая документация.

Результаты обследования площади вырубок разных лет приведены в табл. 4.2. Результаты обследования площади лесосек после их разработки показали, что с увеличением срока давности разработки лесосеки степень повреждения почвогрунта уменьшается, что вполне понятно объясняется упругой устойчивостью (способностью восстанавливаться) лесной экоси стемы. Также можно отметить, что процент сильных повреждений почвы увеличивается по мере приближения ходов от периферии лесосеки к верх нему складу.

Многократное движение трелевочного трактора по одной и той же площади вызывает сильное повреждение почвы. Участки вырубки, где на блюдается перемешивание верхних генетических горизонтов (А0+А1+А2), отнесены к третьей категории (3). Строение профиля такой почвы образо ванной под воздействием лесозаготовительной техники, следующее:

Асмеш+В+С. С точки зрения последующего естественного возобновления и влияния этой категории повреждения на окружающую среду, наибольший интерес представляет анализ строения и состава верхнего смешанного го ризонта (Асмеш). Мощность его обусловлена мощностью перемешанных го ризонтов (А0+А1+А2) и воздействием техники (рыхление, уплотнение).

Мощность изменяется в пределах 10-20 см. Цвет этого горизонта опреде ляется степенью минерализации, которая зависит от мощности подзоли стого горизонта. В наибольшей степени минерализация Асмеш наблюдается на вырубках где гумусовый горизонт небольшой мощности, а А2 хорошо выражен, с мощностью более 10 см. Степень минерализации на этих вы рубках обусловлена также местоположением этой категории. На склоне она усиливается, благодаря выносу легких частиц гумуса при образовании поверхностного стока.

Распределение площади вырубки по степени повреждений Категории (степень Год разработки лесосеки По методике, приведенной в главе 2 для различных участков лесосек было определено теоретическое значение транспортной нагруженности. В зависимости от ее интенсивности площади вырубок были разбиты на уча стки. Плотность почвы на участках не измерялась, поскольку без опреде ления закона релаксации почвы по времени эти данные были бы не кор ректны. В связи с этим, влияние транспортной нагруженности на физико механические свойства почвогрунтов лесосеки на вырубках разных лет оп ределялось по успешности последующего естественного лесовозобновле ния, которое, во многом, и является целью настоящих исследований.

В результате сравнения теоретических значений транспортной на груженности лесосеки, данные для определения которой брались из архив ной документации лесхозов, с натурным обследованием лесосек позволили придти к следующим выводам.

Участки волоков с транспортной нагруженностью в пределах 87,5-100 кН·км, что соответствует числу проходов в районе 6-8 шт. имеют весьма удовлетворительное последующее естественное лесовозобновление либо главной породой в чистом виде (Рис. 4.10), либо в примеси с лист венными породами – пионерами (Рис. 4.11).

Рис. 4.10 Последующее естественное возобновление ели на пасечном во Рис. 4.11 Последующее естественное возобновление березы и ели на па Можно предположить, что ель, как порода требовательная к почвен ным условиям, является хорошим индикатором благоприятности физико механических свойств почвы для успешного лесовозобновления.

Участки лесосеки с транспортной нагруженностью более 100 кН·км, что соответствует участкам с числом проходов 9 и более возобновляются крайне слабо и только лиственными породами - пионерами, или не возоб новляются совсем и задерняются (Рис. 4.12, 4.13).

Рис. 4.12 Задерненный участок с транспортной нагруженностью более Рис. 4.13 Участок вырубки с транспортной нагруженностью более кН·км без лесовозобновления (вырубка 2000 г).

Отметим, что с точки зрения лесовозобновления задернение почвы играет отрицательную роль, существенно увеличивая продолжительность оборота рубки, и сокращая, тем самым, расчетную лесосеку.

В результате проведенной работы по обработке результатов всех этапов натурных экспериментальных исследований можно сделать сле дующие выводы:

1. Транспортная нагруженность путей первичного транспорта леса имеет тесную прямую зависимость с уплотнением почвогрунтов и наилучшим образом описывается полиноминальной регрессионной зависимостью вида второй степени.

2. Исследование экспериментально полученных данных показали, что под действием движителей лесозаготовительной техники изменяют ся обе статистики закона нормального распределения плотности почвогрунта, при этом математическое ожидание плотности почвы растет, что наилучшим образом описывается полиноминальной рег рессионной зависимостью вида второй степени, а дисперсия плотно сти почвы уменьшается, что наилучшим образом описывается сте пенным законом. Данный факт свидетельствует о переходе почвог рунта из состояния аморфной и слабосвязанной структуры к более определенной, с прогнозируемыми физико-механическими характе ристиками.

3. Разработанное устройство для оперативной оценки влияния лесоза готовительной техники на лесные почвогрунты показало хорошую работоспособность и может рекомендоваться для широкого приме нения в дальнейших исследованиях.

4. Обследования вырубок прошлых лет позволяют утверждать, что на участках волоков с транспортной нагруженностью в пределах 87,5-100,0 кНкм физико-механические свойства почвы доводятся до оптимальных, с точки зрения последующего естественного лесово зобновления, что подтверждается успешным возобновлением ели.

Участки волоков с транспортной нагруженностью более 125 кНкм возобновляются плохо, или (за 0,5 класса возраста) не возобновля

ГЛАВА 5. ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ ТРУДНОДОСТУПНЫХ

ЛЕСОСЕК

По данным Федерального агентства по лесному хозяйству на год, на территории Северо-Западного федерального округа (СЗФО) запас спелых и перестойных лесонасаждений, возможных для эксплуатации, со ставляет 3936,49 млн. м3. Значительная часть этого запаса находится на территориях неудобных для проведения лесосечных работ по почвенно грунтовым и рельефным условиям. К таким территориям относятся пло щади с переувлажненными и заболоченными почво-грунтами, а также площади относимые к холмисто-грядовым рельефам.

Традиционная система машин лесозаготовительных предприятий, базирующаяся на тяжелых, колесных или гусеничных, лесопромышленных тракторах и машин на их базе, не может обеспечить эффективного освое ния таких труднодоступных лесосек, что, наряду со слаборазвитой дорож ной сетью, приводит к тому, что использование расчетной лесосеки за год по СЗФО составляет в среднем 40,56%. Причем, наиболее низкие пока затели приходятся на области имеющие наибольший процент заболочен ных и переувлажненных участков, а также участков с пересеченным рель ефом – это Республика Коми – 27,2%, Мурманская область – 12,5%;

Псковская область – 31,7%.

Известно, что недоиспользование расчетной лесосеки приводит к на коплению перестойных древостоев, являющихся повышенным источником опасности лесных пожаров, а также возникновения очагов поражения вре дителями и болезнями. Кроме этого, лесозаготовки и деревопереработка традиционно занимают значительный удельный вес в экономике субъектов СЗФО. Это позволяет утверждать, что невозможность проведения эффек тивных лесозаготовительных работ существенно снижает экономическую отдачу от фазы лесозаготовок, и увеличивает себестоимость готовой про дукции деревопереработки из-за необходимости закупки сырья далеко за пределами региона, что увеличивает транспортную составляющую себе стоимости.

В последние годы указанная проблема встала весьма остро, это свя зано, во-первых со значительным повышением среднемесячных темпера тур в зимнее время года – это привело к невозможности освоения лесосек на переувлажненных и заболоченных почвогрунтах, традиционно разраба тываемых в зимний период, во-вторых с истощением запасов спелого леса в удобных разработки лесных массивах – расположенных на равнинных сухих площадях. Кроме того, повышение таможенных пошлин на экспорт древесины в круглом виде должно увеличить объемы деревопереработки в СЗФО, что, при использовании только традиционной системы машин для лесосечных работ, приведет существенному дефициту местного древесно го сырья.

Особо следует подчеркнуть экологический аспект проведения лесо сечных работ в условиях заболоченных и переувлажненных почво-грунтов и холмисто-грядовых рельефов. Известно, что биогеоценозы на указанных площадях являются особо ранимыми и чувствительными к сильной эколо гической нагрузке, каковой, безусловно, являются лесосечные работы.

Как было отмечено раньше, на экосистему лесосеки существенное влияние оказывает не только способ и интенсивность рубки, но принятая система машин и режимы их работы. Многочисленные исследования оте чественных и зарубежных ученых показывают, что движители лесозагото вительных машин, включая трелевочные тракторы, разрушают структуру почво-грунта лесосек, повреждают корневую систему оставляемых на кор ню деревьев, что в перспективе приводит водной и ветровой эрозии лес ных почво-грунтов, развитию заболачивания, усыханию оставляемых на корню деревьев главных пород, смене пород на малоценные – мягколист венные, и другим негативным, и, зачастую, необратимым процессам.

Вышесказанное показывает, что для повышения эксплуатационной и экологической эффективности лесозаготовительного производства в усло виях труднодоступных лесосек необходимо использовать новые системы машин, и обосновать режимы их работы для получения возможности дос тижения экологического и экономического оптимумов показателей эффек тивности лесосечных работ.

5.1. Технологические процессы основных работ при разработке труд Известно, что основным способом повышения экономической эффек тивности проведения лесосечных работ является внедрение специализиро ванных лесозаготовительных машин, способных выполнять валку деревьев и ряд смежных технологических операций. Однако в условиях труднодос тупных лесосек наиболее предпочтительной будет механизированная вал ка деревьев (при помощи бензиномоторных пил). Это связано с тем, что по расчетам отечественных экономистов и технологов бензиномоторные пи лы в ближайшие два десятилетия будут экономически выгодны на лесоза готовках в РФ. Кроме того, вальщик с бензиномоторной пилой наносит лесной среде меньший вред, чем лесозаготовительная машина. Эти тезисы особенно актуальны для рассматриваемых природно-производственных условий, поскольку машины способные работать на крутых склонах стоят значительно больше обычных, предназначенных для работы в равнинных условиях, а также в связи с тем, что лесная экосистема крутых склонов холмисто-грядовых рельефов значительно ранимее равнинных.

При механизированной заготовке леса могут использоваться как уни версальные (с низким расположением рукоятей), так и специализирован ные (с высоким расположением рукоятей) бензиномоторные пилы. Следу ет отметить, что с точки зрения эргономики процесса в обычных условиях предпочтительной представляется компоновка специализированных пил, называемых также «пилы для валки леса в равнинных условиях». Очевид но, что при значительных уклонах местности, в условиях холмисто грядовых рельефов наиболее предпочтительным будет использование уни версальных бензиномоторных пил.

Наиболее предпочтительной технологической схемой разработки труднодоступных лесосек представляется технологии, разработанная уче ными Тихоокеанского государственного университета, с использованием минитракторов и самоходной канатной трелевочной установки, состоит из двух технологических цепочек – это трелевка, которая осуществляется ми ни трелевочными тракторами и транспортировка, которая ведется по принципу замкнутой канатной магистрали (ЗКМ). (Рис. 5.1) В качестве мини трелевочных тракторов, в зависимости от древостоя и времени года, могут применяться тракторы на колесном (рис. 5.2) или гу сеничном ходу (5.3), которые осуществляют трелевку леса к замкнутой ка натной магистрали, образуя промежуточные перегрузочные пункты.

1- тяговая лебедка на базе автомобиля Урал или Камаз, 2- мини трелевочные трак тора, 3- замкнутая канатная магистраль, 4- промежуточные перегрузочные пункты, транспортируемые пачки древесины, 6- основной разгрузочный пункт Рис. 5.2 Мини трелевочный трактор на колесном ходу Рис. 5.3. Мини трелевочный трактор на гусеничном ходу Деревья, произрастающие на склоне, как правило, имеют стволы с не большим наклоном к подошве, а кроны – одностороннее развитие.

Следовательно, центр тяжести ствола и кроны смещен от середины к подошве склона. Валка такого дерева не в сторону его природного наклона может привести к развороту ствола в момент падения и стать причиной не счастного случая. Поэтому на склонах деревья часто валят вершиной вниз по склону.

Угол падения дерева на склоне значительно больше, чем на равнине, а это в свою очередь приводит к тому, что деревья, приобретая большую ки нетическую энергию при свободном падении, ломаются и скользят вниз к подошве склона. Чтобы сберечь древесину от поломки, опытные вальщики производят валку деревьев под разными углами к подошве склона. Такая практика валки деревьев требует других соотношений между диаметром дерева, глубиной подпила и его формой. Кроме того, при валке деревьев на склоне приходится определять предельно допускаемую крутизну склона, на которой, исходя из условий нормального положения вальщика, можно делать подпил дерева. Так, для одного и того же склона, но для разных диаметров деревьев необходима разная высота подпила, например, на склоне крутизной 40°, для дерева диаметром 30 см высота подпила состав ляет 0,55 м, а для дерева d= 140 см высота подпила - 135 см.

Для того, чтобы спилить дерево d=0,6 м на склоне крутизной 100, не обходимо подпилить его на высоте 0,3 м, а на склоне крутизной 34° под пил должен быть сделан на высоте 0,7 м, т.е. Высоту подпила необходимо увеличить в 2-3 раза.

Для диаметров деревьев менее 0,3м высота подпила выразится:

где: hn - высота подпила;

d - диаметр дерева на высоте груди;

- кру тизна склона;

g0 - коэффициент формы комля дерева, который зависит от породы и места произрастания. Ель, лиственница, дуб- 1,4;

сосна, кедр, бук - 1,25.

Для деревьев диаметром более 0,3 м:

Известно, что вальщик не теряет устойчивость на склоне при высоте подпила до 0,7-0,8 м. Если эту высоту подпила принять за базовую, рис.

4.2, то деревья диаметром более 1,2 м можно валить на склонах до 14°, де ревья диаметром до 0,9 м можно валить на склонах крутизной до 24° и де ревья диаметром до 60 см можно валить на склонах до 40°.

В зоне с высотой подпила более 1,0 м, начиная с крутизны склона 25°, валка деревьев диаметром более 1,2 м должна быть запрещена.

Таким образом, при существующих механизмах, применяемых на вал ке леса в условиях холмисто-грядовых рельефов, в зависимости от крутиз ны склона не все деревья могут быть свалены с соблюдением правил тех ники безопасности и технологии лесозаготовок. Следует особое внимание уделить устойчивости вальщика на склоне в момент подпила дерева, для чего его необходимо снабдить специальной обувью с шипами, защитными очками, до минимума уменьшить массу пилы.

Особое значение в пересеченной местности приобретает выбор на правления валки деревьев. На склонах крутизной до 15° направление валки обычно определяется способом транспортного освоения лесосеки, накло ном дерева и другими факторами.

По мере увеличения угла наклона местности валка деревьев как верх, так и вниз по склону становится неприемлемой.

При валке вверх по склону, рис. 5.5, положение I, угол = 180°, значи тельно увеличивается опасность для вальщика, так как нет твердой уве ренности в том, что дерево при падении упрется торцом комля в пень и не будет скользить по поверхности грунта в направлении, где обычно нахо дится вальщик.

Перемещение упавшего дерева по склону наблюдается при валке де ревьев, имеющих развитую крону с крупными сучьями. При падении тако го дерева комель, отрываясь от пня, приподнимается и увлекает за собой остальную часть дерева вниз по склону.

Скольжение дерева вниз по склону при валке его вершиной в гору может происходить также при неправильно проведенном подпиле или при падении ствола на какой-либо возвышающийся предмет (пень, ствол упавшего дерева, крупный камень), а также на возвышенность рельефа.

При валке дерева вниз по склону, рис. 5.5, положение II, =0°, его ствол и крона описывают большую дугу, вследствие чего значительно уве личивается кинетическая энергия падающего дерева. После падения дере во перемещается вниз по склону, иногда на значительное расстояние, не редко с отломом вершины и трещиной ствола. Деревья же крупных разме ров нередко разбиваются на отдельные части. Хотя особой опасности от падающего дерева для вальщика при таком направлении валки нет, подоб ный способ валки также нельзя признать рациональным из-за значитель ных потерь древесины.

Рис. 5.4 Ограничение валки деревьев на склоне по подпилу (спили ванию) в зависимости от крутизны склона и диаметра дерева Не следует выполнять валку деревьев и в направлении вверх по скло ну под некоторым углом, рис. 5.5, положения VII, VIII;

90° 180°, так как нет никаких преимуществ по сравнению с валкой вверх по склону, рис.

5.5 положение I, этот способ не дает.

Наиболее рациональной, с позиций безопасного ведения работ и со хранения древесины, следует считать валку поперек склона, рис. 5.5, по ложения III, IV;

=90°. Однако при таком направлении валки деревьев от рабочего требуется особое умение управлять направлением падения дере ва. Валка крупных деревьев поперек склона опасна.

Наиболее приемлемой при работе на уклонах крутизной более 15° следует признать направление валки вниз по склону и под некоторым уг лом, рис. 5.5, положения V, VI;

0°900. Угол между направлением ук лона и направлением падения дерева должен изменяться в зависимости от величины дерева и его наклона к подошве склона: чем меньше наклон и вес дерева, тем больше должен быть.

При валке деревьев в пересеченной местности вниз по склону подпил обычно выполняется на несколько большую, чем обычно, глубину (в сред нем на 1/3 d), то есть так же, как для деревьев с попутным наклоном ствола в равнинной местности.

В условиях крутых склонов холмисто-грядовых рельефов, которые ха рактеризуются большой шириной, но небольшой протяженностью скло нов, наиболее предпочтительным направлением валки будет валка поперек склона, т.е. положения III и IV или близкие к ним. Это объясняется тем, что деревья растущие недалеко от подошвы или вершины склона не могут быть повалены вдоль склона из-за их вероятного разрушения. При боль шой протяженности склона (около 100 м) и равномерном расположении деревьев к указанной категории будет относится около 50%.

Как уже отмечалось ранее операции очистки деревьев от сучьев и рас кряжевки могут выполняться на лесосеке (у пня) и на верхнем складе. В условиях, когда поверхность лесосеки имеет значительные уклоны перед проведением этих операций, по требованиям безопасности, дерево необхо димо закрепить для предотвращения его самопроизвольного перемещения.

Это серьезно уменьшит производительность вальщика, поэтому наиболее целесообразным представляется перенос операций очистки деревьев от сучьев и раскряжевки на верхний склад, это также позволит сконцентриро вать порубочные остатки и использовать их для укрепления временных путей транспорта леса.

Рис. 5.5 Направление валки деревьев на склонах и направления кори доров отхода. Цифры I-VIII обозначают различные положения деревьев при валке;

подготовка рабочего мета вальщика: б) в холмистой местности при валке дерева на возвышение;

в) в холмистой местности при валке по Поскольку, согласно правилам, на склонах крутизной более 15° воло ки должны сооружаться в виде террас с планировкой поверхности, исполь зование трелевочных тракторов в условиях крутых склонов холмисто грядовых рельефов представляется не целесообразным, тем более что их применение полностью исключается при достижении крутизны склона 20° и более.

Из оставшихся средств механизации трелевки наиболее предпочти тельными являются канатные трелевочные установки, поскольку трелевка при помощи летательных аппаратов (вертолетов и аэростатов) является чрезмерно затратной.

Канатные трелевочные установки (КТУ) характеризуются возможно стью передачи тягового усилия на значительные расстояния, при этом энергетическая установка остается на месте, а передача усилия произво дится канатной тягой. Основными узлами канатных установок являются:

мачты, канатоблочная оснастка, лебедка и грузовая каретка (только у уста новок с несущим канатом), к которой при помощи чокеров крепятся тре люемые лесоматериалы.

Мачты (опоры), в зависимости от типа установки подразделяются на головные, тыловые, и многопролетные установки, которые имеют также и промежуточные мачты, установленные между головной и тыловой. Мачты предназначены для крепления на них части канатоблочной оснастки (бло ков поддерживающих и поднимающих над землей канаты). В качестве мачт могут быть использованы комлевые хвойные бревна, длиной 12-16 м, с диаметром в верхнем отрубе не менее 24 см, закрепленные 3-4 канатны ми растяжками, растущие хвойные деревья со спиленной вершиной на вы соте 12-16 м, или специальные металлоконструкции. На вершину мачты надевается деревянный наголовник со скобами для крепления блоков и растяжек.

Канатоблочная оснастка, в зависимости от типа установки, включает в себя тяговый, тягово-несущий, раздельно несущий и тягово грузоподъемный, возвратный, а иногда отдельный грузоподъемный кана ты. Помимо канатов, в оснастку входят: грузовой крюк, блоки талперы и др. Правила выбора применяемых канатов аналогичны правилам для ка бель-крановых установок.

Лебедки служат в качестве привода. Основными узлами лебедок ка натных трелевочных установок являются двигатель, редуктор, барабаны и органы управления. Двигатель может быть электрическим и внутреннего сгорания, это зависит от возможности подключения лебедки к электропи танию на лесосеке, в подавляющем большинстве случаев в качестве двига теля служит дизельный ДВС. Барабаны лебедки имеют независимое управление, их количество и канатоемкость определяются конструкцией лебедки и назначением барабанов. Как правило, лебедки имеют несколько барабанов (3-6). Многобарабанные лебедки также называются агрегатны ми, т.к. большое число барабанов дает возможность выполнять несколько технологических операций без привлечения других механизмов. Барабаны подразделяются на основные и вспомогательные, рабочие и возвратные.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |
 




Похожие материалы:

«В.И. Титова, М.В. Дабахов, Е.В. Дабахова ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ В КАЧЕСТВЕ ВТОРИЧНОГО МАТЕРИАЛЬНОГО РЕСУРСА В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ Н. Новгород, 2009 В.И. Титова М.В. Дабахов Е.В. Дабахова ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ В КАЧЕСТВЕ ВТОРИЧНОГО МАТЕРИАЛЬНОГО РЕСУРСА В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ Допущено УМО вузов РФ по агрономическому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям Агрономия, Агрохимия и ...»

«i Космическое Послание Мишель Дэмаркэ Перевод с английского оригинала под заглавием Thiaoouba Prophecy Впервые опубликованным под заглавием Abduction to the 9-th planet ISBN 9 780646 159966 Верить недостаточно. Надо ЗНАТЬ. i ii Предисловие Я написал эту книгу как ответ на полученные распоряжения, которым я подчинился. Она – рассказ о событиях, которые произошли со мной лично – я утверждаю это. Я полностью отдаю себе отчет в том, что, до некоторой степени, эта необычная история будет воспринята ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Алтайский государственный аграрный университет Л.М. Татаринцев ОСНОВЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ: ОСНОВЫ ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА Учебное пособие Часть II Рекомендовано УМО по образованию в области землеустройства и кадастров в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 120300, 120301 – Землеустройство ...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КООПЕРАЦИЯ И ИНТЕГРАЦИЯ В АПК Учебник ПЕНЗА 2005 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 40 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пензенский государственный университет Кооперация и интеграция в АПК Допущено Учебно-методическим объединением по образованию в области производственного менеджмента в ...»

«СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК Сборник статей Международной научно-практической конференции 4 марта 2014 г. Уфа РИЦ БашГУ 2014 1 УДК 00(082) ББК 65.26 С 43 Ответственный редактор: Сукиасян А.А., к.э.н., ст. преп.; СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ С 43 ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК: сборник статей Международной научно-практической конференции. 4 марта 2014 г.: / отв. ред. А.А. Сукиасян. - Уфа: РИЦ БашГУ, 2014. – 100 с. ISBN 978-5-7477-3496-8 Настоящий сборник ...»

«Белгородский государственный технологический университет имени В.Г.Шухова Сибирский государственный аэрокосмический университет имени акад.М.Ф.Решетнева Харьковская государственная академия физической культуры Харьковский национальный педагогический университет имени Г.С.Сковороды Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства имени П.Василенко Харьковская государственная академия дизайна и искусств ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СПОРТИВНЫХ ИГР И ЕДИНОБОРСТВ В ВЫСШИХ ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.Н. Прянишникова И.А. Самофалова СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ КЛАССИФИКАЦИИ ПОЧВ Учебное пособие Пермь 2012 УДК 631.442 ББК Самофалова, И.А. Современные проблемы классификации почв: учебное пособие. / И.А. Самофалова; М-во с.-х. РФ, ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА. – Пермь: Изд-во ...»

«1 Соколова Т.А., Трофимов С.Я. Сорбционные свойства почв. Адсорбция. Катионный обмен Москва 2009 2 ББК Рецензенты: доктор биологических наук профессор С.Н.Чуков доктор биологических наук профессор Д.Л.Пинский Рекомендовано Учебно-методической комиссией факультета почвове- дения МГУ им. М.В.Ломоносова в качестве учебного пособия для сту дентов, обучающихся по специальности 020701и направлению 020700 – Почвоведение Соколова Т.А., Трофимов С.Я. Сорбционные свойства почв. Адсорбция. Катионный ...»

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Южный федеральный университет Научный совет по изучению, охране и рациональному использованию животного мира opnakel{ on)bemmni gnnknchh МАТЕРИАЛЫ XVI ВСЕРОССИСКОГО СОВЕЩАНИЯ ПО ПОЧВЕННОЙ ЗООЛОГИИ (4–7 октября 2011 г., Ростов-на-Дону) Москва–Ростов-на-Дону 2011 УДК 502:591.524.21 Проблемы почвенной зоологии (Материалы XVI Всероссийского совещания по почвенной зоологии). Под ред. Б.Р. Стригановой. Мос ква: Т-во ...»

«ВВЕДЕНИЕ От пушных зверей получают как основную, так и побочную продукцию. Основной товарной продукцией является шкурка, а побочной — жир, мясо и пух-линька. Шкурки идут на пошив изделий, мясо — в корм птице и свиньям, а также зверям, пред назначенным для забоя, жир — в корм зверям и на техничес кие нужды, а пух-линька— на производство фетра и других изделий. От всех пушных зверей получают еще и навоз, кото рый после соответствующей бактериологической обработки можно с успехом использовать в ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ СИСТЕМА ВЕДЕНИЯ ЖИВОТНОВОДСТВА РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ НА 2014-2020 ГОДЫ Ростов-на-Дону 2013 УДК 636 ББК 45/46 С 55 Система ведения животноводства Ростовской области на 2014-2020 годы разработана учеными ДонГАУ, АЧГАА, ВНИИЭиН, СКНИИМЭСХ и СКЗНИВИ по заказу Министерства сельского хозяйства и продовольствия Ростовской области (государственный контракт №90 от 12.04.2013 г.). Авторский коллектив: Раздел 1. – Илларионова Н.Ф., Кайдалов ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КУЛЬТУРА, НАУКА, ОБРАЗОВАНИЕ В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ МАТЕРИАЛЫ V МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ Гродно УО ГГАУ 2011 УДК [008+001+37] (476) ББК 71 К 90 Редакционная коллегия: Л.Л. Мельникова, П.К. Банцевич, В.В. Барабаш, И.В. Бусько, В.В. Голубович, С.Г. Павочка, А.Г. Радюк, Н.А. Рыбак Рецензенты: доктор философских наук, профессор Ч.С. Кирвель; кандидат ...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Дальневосточный федеральный университет Школа естественных наук ДАЛЬНИЙ ВОСТОК РОССИИ:   ГЕОГРАФИЯ, ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЯ, ГЕОЭКОЛОГИЯ  (К Всемирному дню Земли) Материалы XI региональной научно-практической конференции Владивосток, 23 апреля 2012 г. Владивосток Издательский дом Дальневосточного федерального университета 2013 УДК 551.579+911.2+911.3(571.6) Д15 Д15 Дальний Восток России: география, гидрометеорология, геоэкология : материалы XI ...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное научное учреждение РОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МЕЛИОРАЦИИ (ФГНУ РосНИИПМ) ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ Сборник статей Выпуск 38 Новочеркасск 2007 1 УДК 631.587 ББК 41.9 П 78 РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: В.Н. Щедрин (ответственный редактор), Г.Т. Балакай, В.Я. Бочкарев, Ю.М. Косиченко, Т.П. Андреева (секретарь) РЕЦЕНЗЕНТЫ: В.И. Ольгаренко – заведующий кафедрой эксплуатации ...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное научное учреждение РОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МЕЛИОРАЦИИ (ФГНУ РосНИИПМ) ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ Сборник статей Выпуск 41 Новочеркасск 2009 УДК 631.587 ББК 41.9 П 78 РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: В.Н. Щедрин (ответственный редактор), С.М. Васильев, Г.Т. Балакай, Т.П. Андреева (секретарь) РЕЦЕНЗЕНТЫ: В.И. Ольгаренко – заведующий кафедрой Эксплуатация мелиоративных ...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное научное учреждение РОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МЕЛИОРАЦИИ (ФГНУ РосНИИПМ) ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ Сборник статей Выпуск 40 Часть I Новочеркасск 2008 УДК 631.587 ББК 41.9 П 78 РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: В.Н. Щедрин (ответственный редактор), Ю.М. Косичен ко, С.М. Васильев, Г.Т. Балакай, Т.П. Андреева (секретарь) РЕЦЕНЗЕНТЫ: В.И. Ольгаренко – заведующий кафедрой ...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное научное учреждение РОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МЕЛИОРАЦИИ (ФГНУ РосНИИПМ) ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ Сборник статей Выпуск 39 Часть II Новочеркасск 2008 УДК 631.587 ББК 41.9 П 78 РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: В.Н. Щедрин (ответственный редактор), С.М. Васильев, Г.Т. Балакай, Т.П. Андреева (секретарь) РЕЦЕНЗЕНТЫ: В.И. Ольгаренко – заведующий кафедрой Эксплуатация ...»

«23 - 24 мая 2012 года Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГБОУ ВПО Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпина В МИРЕ НАУЧНЫХ научно-практическая конференция ОТКРЫТИЙ Всероссийская студенческая Том III Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГБОУ ВПО Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпина Всероссийская студенческая научно-практическая конференция В МИРЕ НАУЧНЫХ ОТКРЫТИЙ Том III Материалы ...»

«23 - 24 мая 2012 года Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГБОУ ВПО Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпина В МИРЕ научно-практическая конференция НАУЧНЫХ Всероссийская студенческая ОТКРЫТИЙ Том I Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГБОУ ВПО Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпина Всероссийская студенческая научно-практическая конференция В МИРЕ НАУЧНЫХ ОТКРЫТИЙ Том I Материалы ...»






 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.