книги из ГПНТБ / Жуков А.В. Колебания лесотранспортных машин
.pdfчика гидроманипулятор (например, погрузчик «Тейлор» модели WPV 20«0»).
Финская фирма «Вэртсилэ» разработала новое погрузочное устройство в виде телескопической стрелы, смонтированной «а колонне и состоящей из четырех телескопических секций. Этим устройством снабжают погрузочно-транспортные -машины, пред назначенные для лодвоэки сортиментов, валочионпакепирующие и другие машины.
Рис. 5. Погрузчик «Ле-Турно».
Для погрузки длинномерных бревен фирма «Фри-Краун» (США) разработала лесопогрузчик с боковым расположением грузозахвата. Кіроме того, в США применяют погрузчик «Бзнтам» Т-515 грузоподъемностью 11 т, имеющий шарнирную стре лу с клещевым захватом. Используют также погрузчики «ЛеТурно» на .колесном ходу с захватом оригинальной конструкции (рис. 5) и другие.
Наїряду с колесными за рубежом применяются гусеничные погрузчики. В Канаде, например, это погрузчик типа «Катерпиллер», оснащенный палочным устройством «Роуноук».
Трудоемкой и маломеханизированной операцией на лесо
разработках является обрубка сучьев. Продолжаются работы по |
|
созданию бензосучкорезки, а также стационарных |
установок |
для обрезки сучьев. Успешно прошли испытания и хорошо заре |
|
комендовали себя бензомоторная сучкорезка БС-1 и |
передвиж |
ная |
сучкорезная машина СМ-2. |
|
В зарубежных странах (Швеция, Финляндия и другие) ши |
роко |
применяются передвижные сучкорезные установки. Это, |
Рис. 8. Типы машин и методы производства лесосечных работ.
Сюда войдут козловые краны К-305Н для разгрузки, установки типа МСГ-2 и ПЕЛ-2 для обрезки сучьев, агрегаты ПЛХ-ЗАС, MP-8 для .разделки хлыстов и другие механизмы и оборудо вание.
2
Особенности эксплуатации машин. Требования к их конструкции
Некоторые особенности конструкции лесных машин объяс няются тем, что во всех фазах производственного процесса (вал ка, трелевка, йогрузка и т. д.) участвует дерево, обладающее рядом специфических свойств. Например, гибкость ствола, изме няющаяся в значительных пределах в зависимости от длины, породы, диаметра дерева, влияет на характер колебания транс
портной системы, а следовательно, и на |
конструктивные пара |
||
метры |
подвески |
тракторов, автомобилей, |
прицепов. Гибкость, |
ствола, |
его вес, |
диаметр, длина, характер |
кроны, естественный |
наклон дерева влияют на характер повала его, на величину ди
намических |
ударных |
нагрузок |
при |
его |
падении. |
|
|
|
|
|
||||||
|
В е с |
|
н а д з е м н о й |
ч а с т и |
д е р е в а определяется |
по |
||||||||||
формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
u |
Д |
' СТ I СТ Г » С 1 С I |
|
|
|
|
|
|||
где |
VC1, |
Vc |
— объем ствола и сучьев |
соответственно, |
|
м3 ; |
|
|
||||||||
|
Тст і |
Тс — объемный |
вес |
ствола |
и сучьев |
соответственно, |
||||||||||
|
|
|
|
'кге/м3 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
О б ъ е м н ы й в е с д р е в е с и |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
н ы |
ствола |
и сучьев |
для |
различных |
|
Т а б л и ц а |
1. Объемный |
вес |
||||||||
пород различен (табл. 1). |
|
|
|
древесины |
ствола |
|
и |
сучьев |
||||||||
|
При |
практических |
инженерных |
П о р о да |
|
|
|
|
|
|||||||
расчетах вес дерева можно опреде |
1с , кгс/м |
3 |
Т с т , |
кгс, |
||||||||||||
дерева |
|
|||||||||||||||
лять по графикам зависимости веса |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
дерева |
от |
диаметра |
его |
на |
высоте |
Сосна |
863 |
|
|
869 |
||||||
груди |
(рис. 12). Д и а м е т р |
д е р е |
|
|
||||||||||||
Ель |
794 |
|
|
926 |
||||||||||||
в а |
н а |
в ы с о т е |
г р у д и опреде |
Береза |
878 |
|
|
986 |
||||||||
ляется |
соотношением |
|
|
|
|
Осина |
762 |
|
|
923 |
||||||
|
|
|
|
di,s=djq0, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
da |
— |
диаметр |
пня; |
|
|
|
|
дерева. |
|
|
|
|
|
||
|
<7о — коэффициент формы комля |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Значения qo для |
деревьев различных пород |
.различны |
[1] . |
||||||||||||
Так, для ели, лиственницы и дуба q0 равно 1,4, для сосны, кедра, пихты, бука — 1,25, для березы, осины, липы, ольхи — 1,1.
Рис. 12. Зависимость веса дерева второго (1) и третьего (2) разря дов от диаметра на высоте груди.
Многочисленными опыта ми [2] установлено, что на от
клонение дерева от |
заданного |
|||
направления |
валки |
в |
момент |
|
падения значительное |
влияние |
|||
оказывает |
направление |
его |
||
е с т е с т в е н н о г о |
|
н а к л о |
||
н а и а с и м м е т р и ч н о с т ь
к р о н ы . |
К возрасту |
спелости |
||
деревья |
всех |
пород |
|
имеют |
естественный |
наклон |
ствола в |
||
пределах от 1 |
до 4°. Это необ |
|||
ходимо учитывать при |
проек |
|||
тировании |
валочных |
средств, |
||
приемных |
устройств, при |
опре |
||
делении |
направления |
повала |
||
дерева. |
|
|
|
|
П л о щ а д ь п о п е р е ч н о г о (вдоль |
ствола) с е ч е н и я |
||
к р о н ы |
дерева определяется по |
формуле |
[1] |
где Ак |
— коэффициент формы |
кроны; |
|
D K |
—• наибольший диаіметр |
кроны; |
|
/к |
— протяженность кроны. |
|
|
Коэффициент Ак для .конусовидной кроны равен 7г. для параболической — 2 /3 .
Особенно следует учитывать влияние ветра на повал деревь ев. Для определения д а в л е н и я в е т р а н а к р о н у дерева скорость движения воздушного потока принимается, с известным допущением, равномерной, а вектор скорости ветра — нормаль
ным к оси |
дерева. Тогда давление ветра на крону |
определяется |
|||||
по |
формуле |
|
|
|
|
||
где |
SlK |
— |
площадь проекции кроны дерева на плоскость, пер |
||||
|
|
|
пендикулярную |
к направлению ветра; |
|
||
|
с х |
— |
коэффициент лобового сопротивления; |
|
|||
|
р |
— плотность |
воздуха; |
|
|
||
|
vB |
•— скорость |
ветра; |
|
|
|
|
|
^к — коэффициент заполнения кроны. |
|
|||||
|
О п р о к и д ы в а ю щ и й |
м о м е н т |
от действия ветра оп |
||||
ределяется |
из уравнения |
|
|
|
|||
|
|
|
|
MS = Q L,Ц.Т.К ) |
|
|
|
где |
Ln.T i K |
— расстояние от расчетного |
сечения до |
центра тяже- |
|||
с т а к р о н ы .
Д и а м е т р к р о н ы и |
е е п р о т я ж е н н о с т ь можно |
определить по эмпирическим |
зависимостям [1] . Для спелых со |
сновых |
насаждений |
эти |
зависимости следующие: d 1 3 = 5 , 5 9 A < + |
+8,24; 1К =1,82£)к |
+5,23. |
||
Для |
валки деревьев |
в строго заданном направлении с уче |
|
том веса дерева и его естественного наклона валочные средства должны создавать опрокидывающий момент 2—2,5 тс-м. Еще большее влияние на валку оказывает ветровая нагрузка. Так, при силе ветра 3—4 балла необходим опрокидывающий момент около 5 тс-м.
При расчетах, связанных с колебаниями машины при .повале дерева в процессе поворота ствола, пользуются уравнениями, учитывающими вращательное движение. Для решения таких уравнений необходимо знать момент инерции дерева относитель но оси вращения и высоту расположения центра тяжести дерева.
Исследования, проведенные в Ленинградской лесотехниче ской академии им. С. М. Кирова, показали, что деревья, пред
ставляющие промышленный |
интерес, можно считать эквивалент |
||
ными усеченным конусам с |
к о э ф ф и ц и е н т о м |
ф о р м |
ы q0, |
равным 0,67, и в и д о в ы м |
ч и с л о м / в , равным |
0,5. Для |
таких |
деревьев центр тяжести находится на расстоянии 0,35 их |
высо |
||
ты, считая от основания. |
|
|
|
При определении м о м е н т а и н е р ц и и |
дерева относи |
||
тельно оси, проходящей через плоскость основания, можно поль
зоваться |
аналитической формулой [1]: |
|
||
/, = M[(R2+SRr+6r)L2+ |
32-(R<+Rir+Rh2+Rr3 |
+ |
||
|
|
+,•*)]/[ 10 (# 2 +/?/ - +/*)], |
|
|
где М — масса дерева; |
|
|
||
R — радиус основания конуса; |
|
|||
г — радиус вершины конуса; |
|
|||
L — |
длина конуса. |
|
|
|
Если |
^0 = |
0,67, /8 =0,5, высота дерева 15—30 м, |
/"=(0,25— |
|
—0,30) R. Тогда / , = (40—150) |
М[кге - м - с 2 ] . |
|
||
Поскольку леса, отводимые для рубки, различны, располо |
||||
жены в разных местах, нужно иметь лесные машины |
различной |
|||
конструкции. |
Так, около 70% |
лесосек БССР, отводимых для |
||
освоения, расположены в болотистых местах, что, естественно, требует применения трелевочных машин с малыми удельными нагрузками на грунт.
Лесосечные работы производятся как в зимнее, так и в лет нее время. Поэтому лесные машины должны быть надежны при работе в условиях низких и .высоких температур, приспособлены для движения по снежной целине, снежным и ледяным дорогам.