Експлуатаційна характеристика дерев

Створення лісосічних машин та інструментів пов’язане з обгрунтуванням низки вихідних експлуатаційних характеристик дерев. Це розрахунковий діаметр d_1,3 – діаметр стовбура на висоті 1,3 м від шийки кореня; середній діаметр d_с; верхівковий діаметр d_в; висота дерева Н; відземковий діаметр d_к; довжина стовбура L ; об’єм дерева q; маса дерева m; маса крони m_к; проекція крони на вертикальну площину S_к; положення центра ваги дерева h; момент інерції дерева І.

Вказані характеристики визначають з використанням залежностей основних таксаційних показників деревостану. Відземковий діаметр d_к визначають за формулою (1)

d_к = d_1,3 · Q_k, (1)

де Q_k – коефіцієнт форми відземкової частини стовбура. Даний коефіцієнт змінюється від 1,07 до 1,5 залежно від породи дерев і умови їх зростання. Однак основний параметр – висота зрізу. При зрізуванні дерев на встановленій висоті Q_k = 1,25; при зрізуванні на рівні землі Q_k = 1,5.

Середній діаметр d_с, тобто діаметр на половині висоти стовбура, знаходять за формулою (2)

d_с = d_1,3 · Q_с, (2)

де Q_с – коефіцієнт форми середньої частини стовбура для сосни 0,65; для смереки і осики 0,7; для берези 0,66.

Верхівковий діаметр d_в, тобто діаметр у місці зрізування верхівки дерева для хвойних порід приймають за 6 см, для листяних – 8 см.

Висота дерева Н для діаметрів d_1,3 і розрядів висот знаходиться в діапазонах; для розряду Іб – від 14,6 до 41 м; для розряду Іа – від 13,1 до 35,6 м; для розряду І – від 11,6 до 32,5 м; для розряду ІІ – від 10,1 до 29,5 м; для розряду ІІІ – від 8,6 до 26,5 м; для розряду ІV – від 7,6 до 24 м і для розряду V – від 6 до 20,5 м.

З урахуванням деякого запасу при розрахунках на міцність затискувально-зрізувальних елементів звалювальних машин доцільно приймати висоту дерев за ІІ розрядом висоти, а для розрахунків на продуктивність – за ІІІ розрядом.

Розрахункова довжина стовбура (3)

L = H – h, (3)

де H – розрахункова висота дерева; h – довжина відрізуваної верхівкової частини і висота пня (2-3 м).

Об’єм стовбура для розрахункового діаметра визначають за діаграмою (рис.1).

При необхідності для визначення об’ємів за породами використовують таблиці.

Загальну масу дерева m з урахуванням маси стовбура, гілля, хвої або листя, визначають за формулою (4)

m = k · q, (4)

де q – об’єм стовбура в м³, k – коефіцієнт, значення якого т/м³.

Масу крони m_к розраховують у відсотках від загальної маси дерева. Для сосни вона дорівнює 10-20 %; для смереки – 24-39 %; для берези – 2-16 %; для осики – 6-20 %.

Проекцію крони на вертикальну площину знаходять за формулою (5)

S_к = E_Ф · E_г ·h_кр ·b_кр, (5)

де E_Ф – коефіцієнт форми крони; E_г – коефіцієнт густоти заповнення крони (гілками, листям або хвоєю); h_кр – протяжність крони, м; b_кр – найбільша ширина крони, м.

Відстань Н' від площини різа до центра ваги дерева отримують за формулою (6)

Н' = k' · Н, (6)

де k' – коефіцієнт, який дорівнює для сосни 0,37; для ялиці 0,4; для берези і осики 0,36.

Момент інерції дерева І відносно осі, що проходить через площину різу, визначають за формулою (7)

І = j_δ ·m ·Н ², (7)

де m – маса дерева, т; j_δ – коефіцієнт (0,21 – 0,22).

3. Звалювання дерев „Напрохід”

Звалювальні машини – це машини циклічної дії, цикл яких складається із чотирьох прийомів і повторюється при звалюванні кожного дерева. Продуктивність таких машин обмежена, тому одним з найважливіших напрямків є створення звалювальних машин безперервної дії, машин – лісорізів, які працюють „напрохід”. Мета їх роботи полягає у зрізанні дерев не за циклами, а безперервно, без зупинки або із сповільненням швидкості машини біля кожного дерева.

Ідея звалювання дерев „напрохід” вперше була реалізована при розробці конструкції кущорізів. Але кущорізи можуть зрізати дерева з діаметром стовбура, який не перевищує 20 см.

Нова звалювальна машина, яка працює по принципу „напрохід” змонтована на базі шасі трелювального трактора ТТ-4. Різальна дискова фреза розміщена спереду машини на рухомій консольній балці. Можливість переміщення фрези в горизонтальній площині забезпечує зрізання дерев у межах смуги, яка дорівнює по ширині поперечному габариту трактора ТТ-4, що виключає необхідність маневрування всієї машини. Безпосередньо біля фрези на кінці консольної балки встановлена кабіна, що покращує огляд фронту роботи оператора. Конструкція звалювального важеля дає змогу підвести його за дерево і здійснити звал на приймальний пристрій, розміщений в межах габаритів шасі трактора ТТ-4, причому дерева можна зрізати як із зупинкою, так і „напрохід”.

Звалювальна машина з ножем пасивного типу працює в такій послідовності. Трактор з навішеним з лівої сторони (сторони двигуна) на І і ІІ передачах проходить поряд з деревом, при цьому ніж вставляють у відземкову частину стовбура всього в кількох сантиметрах від землі. Кожен різець знімає в утвореному пропилі шар деревини у вигляді порожнини, товщиною, що дорівнює подачі на зуб. Стружка, яка утворюється, проштовхується у міжзубну пазуху і випадає з неї після виходу ножа із пропилу.

Дерево після спилювання в перший момент залишається на ножі, а потім його відземок виноситься до переду по ходу руху звалювальної машини. Завдяки виносу відземка положення центру ваги дерева переміщується і воно падає верхівкою дозаду.

Машина при звалюванні лісового масиву „напрохід”, пересуваючись від одного дерева до другого, зрізує їх за один прохід на стрічці, ширина якої трохи менша, ніж середня відстань між деревами. Пройшовши стрічку, машина по своєму ж сліду повертається до початку ділянки і зрізує дерева на наступній стрічці.

Продуктивність машин неперервної дії зручно визначати за площею, якщо відома площа лісосіки F, на якій звалювальна машина зрізує дерева за зміну, і запас лісу на одиниці площі А_е.