1. Технология и машины лесосечных работ

1.1. Предмет труда на лесозаготовках

При таксации удобнее всего замерять d_1,3 – диаметр дерева на высоте груди, т.е. 1,3 м от уровня земли. Диаметр дерева в месте срезания (отделения дерева от пня) d_с прямо пропорционален диаметру на высоте груди

, (1.1)

где с – коэффициент пропорциональности, зависит от породы дерева (с = 1,27 для сосны; 1,25 – для ели; 1,21 – для березы; 1,16 – для осины; 1,4 ‑ для дуба).

Схема преобразования предмета труда представлена на рис. 1.1. Для нахождения высоты дерева (длины хлыста – ℓ_х), объема хлыста V_х в зависимости от d_1,3 можно использовать таксационные таблицы, которые представляют собой усредненные данные. Реальные величины могут иметь значительные расхождения с табличными, т.к. на длину и объем хлыста большое влияние оказывают возраст и конкретные условия произрастания.

Наряду с таблицами с достаточной для технологических расчетов точностью объем хлыста без коры может быть определен по формуле

, (1.2)

где k_ф – коэффициент, учитывающий форму ствола (k_ф = 0,52 для сосны и ели, 0,46 – для березы).

Для технологических расчетов с достаточной степенью точности длина хлыста в зависимости от объема может быть найдена по эмпирической зависимости

. (1.3)

Средний диаметр сортимента с достаточной точностью можно определить по регрессионной зависимости от объема хлыста

d = 0,14 V_x + 0,1. (1.4)

Средний объем сортимента V_с, выпиливаемый из хлыста, зависит от среднего диаметра d и длины сортимента ℓ_с.

. (1.5)

Количество выпиливаемых из одного хлыста сортиментов

, (1.6)

где ℓ_В - длина спиливаемой вершины, м.

Если производится откомлевка (пропил с целью выравнивания комлевого торца хлыста), то число пропилов

, (1.7)

если нет, то .

Массы хлыста и сортимента находятся из выражений:

m_х = V_х  ; (1.8)

m_с = V_с  , (1.9)

где – средняя плотность древесины, т/м³.

Масса дерева (ствола с кроной) определяется по формуле

m_д = V_н  + V_н  , (1.10)

где V_н – объем неокоренного ствола (V_н = 1,08 1,19V_х), м³; – плотность кроны, т/м³ (для ели  = 0,926; сосны – 0,869; осины – 0,927; березы – 0,986 т/м³ ); – средняя плотность древесины с корой, т/м³; k – доля объема кроны от объема неокоренного ствола. Объем кроны составляет 5-20% от объема ствола и зависит от породы, диаметра и разряда высот.

Протяженность кроны по высоте

, (1.11)

где  = (0,5 0,65) – для ели пихты; (0,2 0,3) – для сосны; (0,25 0,35) – для осины; (0,3 0,4) – для березы.

Условный диаметр кроны по срединному (миделевому) сечению

, (1.12)

где = (0,2 0,25) – для ели; 0,3 – для сосны; (0,5 0,7) – для осины; 0,5 – для березы.

Площадь проекции кроны на вертикальную плоскость

, (1.13)

где – коэффициент формы кроны; – коэффициент густоты заполнения кроны (ветвями, хвоей, листьями). Для сосны =0,67, =0,4-0,5; для ели и пихты =0,5, =0,75; для березы =0,67, =0,5-0,6; для осины =0,69, =0,5-0,6.

Моменты инерции дерева относительно оси, проходящей через плоскость срезания

, (1.14)

проходящей через центр его тяжести

, (1.15)

где h_с – расстояние от комлевого среза до центра тяжести

(1.16)