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 = 1,081,19V_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 = (0,50,65) – для ели пихты; (0,20,3) – для сосны; (0,250,35) – для осины; (0,30,4) – для березы.

Условный диаметр кроны по срединному (миделевому) сечению

, (1.12)

где = (0,20,25) – для ели; 0,3 – для сосны; (0,50,7) – 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)

Задания для выполнения практической работы

1. Схематично изобразить преобразование предмета труда на лесозаготовках (стоящее дерево, сваленное дерево, хлыст, сортимент). Расставить на схемах обозначения геометрических параметров предмета труда.

2. С использованием исходных данных, предложенных в прил. 1, рассчитать геометрические параметры предмета труда: d_c-диаметр в комле; ℓ_x –длина хлыста (высота дерева); V_х – объем хлыста (ствола); h_с – расстояние от комлевого среза до центра тяжести хлыста; V_с –средний объем сортимента; S_к –площадь проекции кроны на вертикальную плоскость.

3. Рассчитать массы: m_х – хлыста; m_д – дерева; m_с – сортимента.

4. Рассчитать моменты инерции: J_ц – хлыста относительно оси, проходящей через центр тяжести дерева; J_к –хлыста относительно оси, проходящей через плоскость срезания.