Том 20, № 1 (2023)
Статьи
Расчет прочности модернизированной плоской сплоточной единицы
Аннотация
Возобновление сплава лесоматериалов на малых и средних реках требует совершенствования плоских сплоточных единиц, характеризующихся высокими транспортно-эксплуатационными показателями. Представлена модернизированная плоская сплоточная единица, имеющая высокие транспортно-эксплуатационные показатели и упрощенную конструкцию, которая обеспечивает возможность изготовления данной сплоточной единицы в сплоточной машине. Указанные преимущества плоской сплоточной единицы достигнуты тем, что ряды круглых лесоматериалов укладываются между нижними и верхними поперечными прокладками, где верхние поперечные прокладки, предварительно прижатые по всей длине к круглым лесоматериалам в сплоточной машине, соединены с нижними поперечными прокладками с помощью сплоточного такелажа. Практическая эксплуатация рассмотренной плоской сплоточной единицы на первоначальном сплаве лесоматериалов требует определение ее ключевых транспортно-эксплуатационных показателей с акцентом на расчет прочности сплоточной единицы. Предложена методика расчета прочности плоской сплоточной единицы, заключающаяся в обосновании геометрических параметров нижних и верхних поперечных прокладок, колец с ребристой внутренней поверхностью, цепей и талрепы. Обоснование геометрических параметров нижних и верхних поперечных прокладок, основывалось на учете всех видов напряжений, возникающих в поперечных прокладках при действии на них различных внешних и внутренних сил, предельно допускаемого напряжения древесины прокладок и комплекса коэффициентов запаса прочности. При обосновании параметров сплоточного такелажа учитывались деформации, возникающие в кольцах с ребристой внутренней поверхностью, цепях и талрепе при действии на них максимальной силы, предельно допускаемое напряжение материала, из которого изготавливается сплоточный такелаж и коэффициент запаса прочности. Получены зависимости для расчета диаметра в верхнем отрезе нижних и верхних поперечных прокладок. Также получены зависимости для расчета толщины колец с ребристой внутренней поверхностью и диаметра сварной цепи, определено условие выбора талрепы. Реализация сплава древесины на базе модернизированной плоской сплоточной единицы с обязательным расчетом геометрических параметров нижних и верхних поперечных прокладок и сплоточного такелажа по представленной методике даст возможность выполнять безаварийный сплав лесоматериалов с высокой экономической эффективностью.
Resources and Technology. 2023;20(1):1-25
1-25
Классификация склонов оттаивающих почвогрунтов по геотехническим условиям их взаимодействия с движителями лесных машин
Аннотация
Постепенное истощение запасов спелых и перестойных лесов
в доступных и удобных для освоения местностях приводит к необходимости освоения менее доступных лесных массивов. Большая часть лесного фонда Российской Федерации находится в зоне вечной мерзлоты. Леса криолитозоны, как и леса на склонах гор и сопок, считаются одними из наиболее ранимых
в экологическом плане. Значительная часть лесов криолитозоны находится
на неудобных (по условиям рельефа) местностях — склонах гор и сопок, а также
в условиях вечной мерзлоты, что относит их к возможно самым уязвимым
в экологическом плане. В то же время необходимо эффективное освоение таких лесов. Исходя из особой сложности планирования работ в рассматриваемых условиях, как с точки зрения эксплуатационной, так и экологической эффективности, необходима научно обоснованная методическая поддержка принятия решений по выбору машин и оборудования и схеме освоения конкретной лесосеки. В статье представлено обоснование классификации прочности почвогрунтов и их соответствия геотехническим условиям лесозаготовок на склонах оттаивающих почвогрунтов, что позволяет оценить работоспособность трелёвочного волока (технологического коридора) и его эффективность при использовании различных лесных машин и трелёвочных систем.
Resources and Technology. 2023;20(1):26-41
26-41
Перспективность дальнейших исследований по совершенствованию гусеничных лесных машин
Аннотация
В обзоре на основании анализа сложившейся ситуации в отечественной лесной науке и лесном машиностроении показаны перспективы расширения выпуска и использования в лесозаготовительном производстве и лесном хозяйстве гусеничных лесных машин. Проанализированы достоинства и недостатки колесных и гусеничных баз лесных машин как с точки зрения эксплуатационной, так и экологической эффективности их использования, включая условия эксплуатации в лесах на вечной мерзлоте. Показано, что отечественные лесные машины на базе гусеничного шасси имеют очень большие перспективы широкого применения в лесном хозяйстве и в лесозаготовительном производстве. Эти машины, по сравнению с колесными, значительно экологичнее, значительно дешевле в производстве и эксплуатации. На российских машиностроительных заводах есть большой опыт производства таких машин. За счет значительно более простой конструкции возможно обеспечить использование комплектующих отечественного производства. Обоснована необходимость нормативного регулирования последствий воздействия лесных машин на почвогрунт по следующим показателям: по допустимому давлению на почвогрунт, глубине оставляемой колеи и степени уплотнения почвогрунта.
Resources and Technology. 2023;20(1):42-86
42-86
Влияние длины измельчаемого отрезка бревна на фракционный состав щепы
Аннотация
Было замечено, что в условиях реального производства длина балансов, подаваемых в рубительную машину, оказывает влияние
на фракционный состав щепы. Теоретическое изучение этого вопроса подтверждает наличие корреляции между длиной измельчаемых балансов и фракционным составом получаемой щепы. В частности, результат теоретического исследования показал, что фракционный состав щепы, полученной при измельчении отрезков брёвен дисковой рубительной машиной, зависит от их длины. Аналитическое исследование показало, что
с увеличением длины измельчаемого отрезка (при прочих равных условиях) выход кондиционной фракции растёт. Таким образом, после проведения теоретических исследований были поставлены две задачи, которые следовало решить с помощью экспериментальных исследований. Первая — проверить влияние длины перерабатываемых отрезков бревна на фракционный состав щепы, вырабатываемой дисковыми рубительными машинами. Вторая — установить, как доля короткомера в общем потоке сырья, подаваемого в дисковую рубительную машину, влияет на фракционный состав щепы в условиях реального производства. Результаты исследований на экспериментальной установке показали, что между длиной отрезка бревна, измельчаемого в дисковой рубительной машине, и фракционным составом получаемой щепы существует зависимость при верхнем и нижнем способах выброса щепы. Уменьшение длины измельчаемого отрезка в исследованном диапазоне скоростей резания (17—38 м/с) приводит к снижению доли кондиционной фракции в щепе. В ходе эксперимента в производственных условиях также установлена зависимость между долей короткомеров в массиве сырья, подаваемого в рубительную машину, и фракционным составом вырабатываемой щепы. Зависимости массовых долей различных фракций щепы с достаточной для практики точностью могут быть аппроксимированы линейными выражениями. Исследования в производственных условиях показали, что уменьшение доли отрезков брёвен длиной не более 0,8 м в общем объёме балансов от 68 до 38 % ведёт к увеличению выхода кондиционной фракции в щепе на 2,5 %. При этом также происходит уменьшение долей крупной и мелких фракций на 0,8 % на 1,7 % соответственно. Уравнения регрессии, полученные по результатам производственного эксперимента, позволили установить предельно допустимую долю короткомеров в потоке сырья. Таким образом, получение щепы, отвечающей по фракционному составу требованиям к щепе марки Ц1 по ГОСТ 15815-83, возможно в рубительной машине с ножевым диском диаметром 2500 мм, если в подаваемом на измельчение потоке балансов доля отрезков длиной не более 0,8 м не превышает 45 %.
Resources and Technology. 2023;20(1):87-111
87-111
Повышение экологической безопасности трассы Р-21 «Кола» как центрального элемента лесной инфраструктуры Карелии
Аннотация
В статье рассматривается проблема загрязнения водных объектов поверхностными дождевыми и талыми стоками, выносящими с дорожного полотна взвешенные вещества и нефтепродукты. Особенно это актуально для транспортных магистралей, связывающих различные регионы Российской Федерации. Авторами показано, что типичным представителем дорог этой группы является расположенная в Республике Карелия автодорога Р-21 «Кола». Анализ условий эксплуатации этой транспортной магистрами показал, что она не только выполняет функцию транзитного коридора для других регионов России, но и представляет собой ключевой элемент, связывающий в единую логистическую цепь предприятия лесного комплекса всего Северо-Западного федерального округа. Для снижения негативного воздействия на прилежащие к трассе водные объекты предложено организовать отведение поверхностных вод с дорожного полотна в прикормочные лотки. Далее эти воды планируется отводить за пределы откосов дорожной насыпи с последующей их очисткой в самотечных гидротехнических сооружениях перед окончательным сбросом в водные объекты. Использование авторами геоинформационных систем позволило установить границы водных объектов, пересекаемых автомагистралью Р-21 «Кола». По результатам исследования определены количество и размеры водоохранных зон. Анализ полученных результатов показал, что водоохранные зоны в среднем встречаются каждый второй километр. Этого количества недостаточно для обеспечения экологической безопасности прилегающих территорий. В работе обоснована необходимость организации дополнительных комплексов отведения и очистки поверхностных вод на протяжении всей автомагистрали. Авторами определён расход дождевых и талых вод с существующих участков дороги в пределах водоохранных зон, что позволило предложить метод унификации систем водоотведения с дорожного полотна. Определена целесообразность установки водоотводных лотков через каждые 50—200 м. Показано, что это мероприятие обеспечит отведение и очистку поверхностных стоков с необходимой интенсивностью 0,6—1,9 л/с. Увеличение протяжённости участка водосбора приведёт к неконтролируемому переполнению лотков и переливу загрязнённых вод на откос дороги без очистки, что негативно повлияет на экологическое состояние придорожных территорий и прилегающих водных объектов.
Resources and Technology. 2023;20(1):112-128
112-128