Эксплуатационные характеристики деревьев

 

 

Лесосечные машины работают в условиях исключительно большого разнообразия деревьев как механического предмета труда. Поэтому, естественно возникает вопрос: на какое дерево вести расчет проектируемой машины?

Если расчет вести на самое крупное дерево, а таких деревьев в древостое обычно не более 5 % по массе, то для обработки большинства деревьев машина окажется перетяжеленной. Если же расчет вести на обработку всех деревьев за исключением 5 % самых крупных, то возникает проблема: каким образом обрабатывать эти единичные деревья? Итак, ответ на поставленный вопрос может быть дан только в результате решения технико-экономической задачи по обоснованию предельных возможностей проектируемой машины по обработке деревьев.

Так или иначе проектирование лесосечной машины начинается с расчетного дерева.

Будем полагать, что задан породный состав древостоя и установлен некоторым образом предельный (максимальный) диаметр дерева на высоте груди. Что же касается высоты дерева, то при расчетах нагруженности машин рекомендуется диапазоны высот определять по II разряду.

Распределение диаметров деревьев по высотам для II разряда приведено в таблице А.1

Таблица А.1 – Распределение диаметров деревьев по высотам для II разряда

Диаметр, D, см									44-60
Высота, H, м	15-13,6	19-17,1	22-20,1	24-22,1	26-23,6	27-24,6	28-25,6	28,5-26	29,5-26,5

 

К эксплуатационным характеристикам дерева относятся: диаметр дерева в плоскости срезания D₀, средний диаметр D_с,вершинный диаметр D_в; высота дерева H, высота центра тяжести дерева h_т, высота центра давления кроны h_д; объем ствола V, масса ствола M_x, масса дерева M, момент инерции дерева относительно оси в плоскости срезания, размеры сучьев.

Диаметр дерева на установленных высотах срезания примерно на 25 % больше диаметра на высоте груди:

.

Средний диаметр (на половине высоты) составляет, в среднем,
0,65 ÷ 0,7 от диаметра на высоте груди:

.

Меньшее значение принимается для сосны и березы, большее – для ели и сосны.

Вершинный диаметр D_в для хвойных пород принимается равным 6 см, а для лиственных – 8 см.

Для оценки центра тяжести хлыста можно воспользоваться приближенной формулой

.

Положение центра тяжести дерева существенно зависит от породы. В таблице А.2 приведено относительное положение центра тяжести деревьев для основных пород.

Таблица А.2 - Относительное положение центра тяжести деревьев для основных пород

Порода	Ель	Сосна	Осина	Береза
	0,4	0,37	0,36	0,36

 

Объем ствола (хлыста) в зависимости от диаметра D можно оценить с помощью графика, приведенного на рисунке А.1.

Рисунок А.1 – График зависимости объема ствола дерева от диаметра на высоте груди для II разряда высот

 

Среднее значение плотности ствола для различных пород представлено в таблице А.3

Порода	Ель	Сосна	Осина	Береза
ρ, кг/м3

 

Масса дерева существенно зависит от массы кроны. Для оценки массы дерева можно воспользоваться формулой

,

где k – коэффициент, характеризующий отношение массы дерева к объему ствола.

Зависимость коэффициента k от диаметра дерева на высоте груди для основных пород приведена на рисунке А.2.

Рисунок А.2 – Зависимость размерного коэффициента k от диаметра дерева на высоте груди для основных пород деревьев

 

Момент инерции дерева относительно оси в плоскости срезания (относительно перемычки недопила) с достаточной для практики проектирования точностью можно определить по формуле

.

При необходимости момент инерции дерева относительно перемычки недопила может быть пересчитан на момент инерции дерева относительно центра масс по формуле

.

Размеры сучьев характеризуются толщиной (диаметром у основания сука), площадью среза, длиной сука. При необходимости эти размеры могут быть определены по данным дополнительных источников.