Воздействия волочащейся части пачки лесоматериалов при трелевке




Скачать 70.37 Kb.
НазваниеВоздействия волочащейся части пачки лесоматериалов при трелевке
Дата конвертации21.04.2013
Размер70.37 Kb.
ТипДокументы
ОБОСНОВАНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ УПЛОТНЯЮЩЕГО

ВОЗДЕЙСТВИЯ ВОЛОЧАЩЕЙСЯ ЧАСТИ ПАЧКИ

ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ ПРИ ТРЕЛЕВКЕ


Рудов М.Е.


(СПбГЛТУ, г. Санкт-Петербург, РФ)


The abstract

Rudov M.E. « the Substantiation of the desing circuit design of condensing affecting of a dragged part of a pack of wood in transit ». The desing circuit design for an estimation of condensing affecting a dragged part of a pack of wood on ground in transit is observed.


При анализе процессов трелевки древесины одной из основных задач является установление особенностей деформации и уплотнения почвогрунта при воздействии на него отдельных элементов трелевочной системы (ТС) – движителя, кроны деревьев, комлей и вершин хлыстов.

Одномерные модели уплотнения почвы в границах волока в результате циклического воздействия движителя ТС нашли свое применение в работах [1 3].

Объемная модель деформирования грунта [8] использована в задаче минимизации вредного воздействия движителя на грунт как в границах волока так и за его пределами в боковых полосах с целью охраны подроста и его корневой системы при многократном проходе ТС по заранее намеченным трассам волоков.

Однако в процессе трелевки точно выдержать заданное направление движения не представляется возможным, и ТС вынуждена совершает поворотные движения. Это обусловливает возникновение дополнительных касательных напряжений в направлении, перпендикулярном действию нормальной нагрузки движителя, которые оказывают разрушающее действие на почву и отрицательно влияют на ее плодородие и качественную структуру [3, 7].

Наряду с отмеченными оценками поворотного воздействия движителя представляют особый интерес исследования воздействия на грунт веса пачки, в частности ее комлевой части, поскольку в этом случае возникает дополнительное уплотнение почвогрунта.

В рамках расчетной схемы воздействия комля хлыста на грунт [3] с учетом оценки доли действующего объема и веса пачки деревьев [4], рассмотрим следующую схему (рис. 1) давления на грунт сосредоточенной силы Q=P+G, где Q – сила тяжести хлыста, P=0,3Q – сила тяжести хлыста, действующая на трактор, G=0,7Q – сила тяжести хлыста, действующая на почву при трелевке его за вершину, в результате чего часть хлыста может погружаться в почву на определенную величину первичной зоны осадки hо.





Рис. 1. Схема расчета напряжений при воздействии комля хлыста на почвогрунт:

а   представлена схема погружения комлевой части хлыста; б   схема расчета напряжений

На рис. 1 а представлена схема погружения комлевой части хлыста 1, где обозначено: М – центр тяжести хлыста, hк – расстояние от точки 2 опоры хлыста на конике до опорной поверхности 3, L – длина хлыста, l   длина хлыста в зоне касания и погружения на глубину hо.

Величина hо на основании [6] с учетом связи условного радиуса комля, получаемого по таксационному значению диаметра ствола d, определяется в виде:

, (1)

где коэффициент β≥1 представляет собой отношение величины L к максимально возможной подвешенной части длины хлыста; A и n – параметры грунта и штампа весом G с пятном контакта d в степенных зависимостях q=Ahn, т.е. зависимостях величины давления (нагрузки) штампа q от глубины его погружения h [1, 2, 6] в пределах от 0 до глубины Н зоны распространения деформаций (удаленности от твердого слоя).

На рис.1 б представлена схема расчета напряжений, возникающих в грунте под действием силы G в пределах зоны деформаций Н, в процессе контакта и погружения комлевой части хлыста с учетом его возможного поворота на определенный угол θ.

Действующая на грунт часть хлыста объемом в коре Vx определяется в соответствии со значениями L и d по сортиментным таблицам древостоев и в расчетах представлена как эквивалентная по объему и весу сфера радиусом с центром в точке М.

Такое представление действующей части хлыста на грунт позволяет использовать математическую модель деформирования среды на основе принципов механики контактного разрушения при воздействии сферического индентора радиусом R на упругое полупространство [5].

В рамках этой модели основными характеристиками процесса погружения индентора в среду являются величины контактного сближения hо и радиуса контактной площадки , на которой действует усредненное по площади начальное равномерное давление .

Оценим начальные параметры контакта при следующих исходных данных нагружения грунта.

Трелевка одиночного хлыста осуществляется при следующих исходных данных: L=30,5 м; d=0,24 м; Vx=0,65 м3; G=2,275 кН; hк=1,8 м; l=1,525 м, β=1,05.

Почва волока представляет собой связный влажный грунт с величиной влажности W, приблизительно равной величине предела текучести WТ [1]. Начальная плотность естественного сложения грунта принимается ρо=800 900 кг/м3; модуль Юнга Е=1 МПа; величина внутреннего сцепления С=12 кПа; угол внутреннего трения φ=15о; несущая способность qs=30 кПа; коэффициент Пуассона ν=0,25; Н=0,4 м.

В соответствии с методическими положениями [2, 6] для таких условий нагружения установлены значения коэффициентов А=0,0564 м.е. и n=1,0206, входящих в формулу (1), используя которую получены следующие параметры контакта:

hо=0,047 м; a=0,157 м; R=0,53 м; qо=41,64 кПа . (2)

Процесс деформирования грунта за пределами зоны контакта глубиной hо и радиуса а рассмотрим в декартовой системе координат, причем на элементарных площадках массива действуют напряжения (рис.1б), определяемые в соответствии с соотношениями [5]:

а) вертикальное напряжение:

σz=, (3а)

б) горизонтальное напряжение:

σy=, (3б)

где



в) тангенциальное напряжение:

τyz= , (3в)

где ψz(r,z), ψy(r,z) и ψyz(r,z) – так называемые координатные функции, u   положительный корень квадратного уравнения .

Компонента σx может быть определена через механизм бокового расширения грунта в виде σx=.

Поскольку задача рассматривается в осесимметричной постановке, ось y может быть заменена на ось r, где r   радиальное расстояние от центра контакта до расчетной точки, т.е. принимаем σу=σr.

Как следует из анализа соотношений (3), напряженное состояние грунта зависит от координат расчетной точки и радиуса контактной площадки а, которая, в свою очередь зависит, от hо и R.

Анализ зависимостей изменения безразмерных функций ψz(r,z), ψy(r,z) и ψyz(r,z) от относительной величины =z/hо непосредственно под сферическим индентором (r=0) позволяет сделать ряд выводов. Во-первых, отрицательные (сжимающие) вертикальные σz и преимущественно положительные (растягивающие) радиальные напряжения σr свидетельствуют о том, что разрушение массива грунта происходит через механизм сдвига.

Во-вторых, тангенциальные напряжения τyz по величине близки к нулю и слабо изменяются с глубиной по мере роста координаты z. Это означает, что компоненты σz, σу, и σх можно принять за главные   соответственно σ1, σ2 и σ3.

Поскольку на почву кроме вертикальной силы G действует касательная (горизонтальная) сила FТ тяги трактора, необходимая для трелевки хлыста, то возникает сила Fп сопротивления его скольжению, в результате происходит деформация грунта в направлении действия этой силы (рис. 1 а). Следствием этого является формирование горизонтальных напряжений τс, перпендикулярных действию вертикальных напряжений σz, и обусловливающих реализацию разрушения массива грунта через механизм сдвига (рис. 1 б).

Горизонтальные напряжения τс связаны с вертикальными σz обобщенным законом Кулона:

. (4)

В момент отклонения ТС и, следовательно, хлыста от заданного направления движения на угол θ, деформирование грунта целесообразно рассмотреть в цилиндрической системе координат zrθ.

Компоненты тензора напряжений в этой системе в общем случае при наличии касательных напряжений τrθ, совпадающих по направлению с действием горизонтальных напряжений τс, определяются соотношениями:

(5)

Из соотношений (5) следует, в частности, что при θ=0 компоненты тензора напряжений являются главными, т.е. имеем:

σz=σ1, σr=σ2, σθ=σ3, τrθ=0.

Результирующая величина τ=τс+τrθ будет характеризовать суммарные сдвиговые напряжения и в качестве критерия разрушения можно принять условие превышение величиной τ предела несущей способности грунта qs, т.е.:

. (6)

Величину z, при которой выполняется условие (6), можно рассматривать в качестве предельной величины контактного сближения или максимально возможной глубины зоны осадки хлыста hs.

Литература

  1. Агейкин А.С. Вездеходные колесные и комбинированные движители. М.: Машиностроение, 1972, 183 с.

  2. Анисимов Г.М., Большаков Б.М. Основы минимизации уплотнения почвы трелевочными системами. СПб.: СПбГЛТА, 1998 г. 106 с.

  3. Григорьев И.В., Жукова А.И, Григорьева О.И., Иванов А.В. Средощадящие технологии разработки лесосек в условиях Северо-Западного региона Российской Федерации. СПб.: СПбГЛТА, 2008. 176 с.

  4. Коротяев Л.В. Уточненная методика расчета объема пачки деревьев при трелевке// Лесной журнал-2005.-№5.-С.91-97.

  5. Морозов Е.М., Зернин М.В. Контактные задачи механики разрушения. Изд.2-е.-М.: «ЛИБРОКОМ», 2010.-544 с.

  6. Шапиро В.Я., Григорьев И.В., Жукова А.И. Влияние сдвиговых деформаций на процесс циклического уплотнения почвы. // Естественные и технические науки, № 1(21), 2006. С. 174-180.

  7. Шапиро В.Я., Григорьев И.В., Лепилин Д.В., Жукова А.И. Моделирование уплотнение почвогрунта в боковых полосах трелевочного волока с учетом изменчивости трассы движения. Ученые записки Петрозаводского Госуниверситета. Серия Естественные и технические науки. 2010. № 6, С. 61-64.

  8. Шапиро В.Я., Григорьев И.В., Рудов С.Е., Жукова А.И. Модель процесса циклического уплотнения грунта в полосах, прилегающих к трелевочному волоку // Вестник КрасГАУ, № 2, 2010. С. 8 14.

Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Воздействия волочащейся части пачки лесоматериалов при трелевке iconУправление запасами лесоматериалов в лесозаготовительном производстве
Защита состоится 2008 г в часов на заседании диссертационного совета Д. 212. 146. 03. при гоу впо Московский

Воздействия волочащейся части пачки лесоматериалов при трелевке icon1. Системы поддержания работоспособного состояния автомобилей путем профилактики и устранения неисправностей, их основные особенности
Сущность планово-предупредительной системы состоит в том, что профилактические воздействия выполняются принудительно без согласования...

Воздействия волочащейся части пачки лесоматериалов при трелевке iconПовышение эффективности вывозки лесоматериалов парком автопоездов на основе планирования технико-эксплуатационных показателей
Повышение эффективности вывозки лесоматериалов парком автопоездов на основе планирования

Воздействия волочащейся части пачки лесоматериалов при трелевке iconРеферат на тему: ’’Пути экономии строительных материалов ”
Также описаны: основные источники потерь цемента при его производстве, транспортировке, применении; эффективные направления снижения...

Воздействия волочащейся части пачки лесоматериалов при трелевке iconЕ. Г. Григорьева Методика проведения
Так, например, комплекс ору для подготовительной части урока в первую очередь должен решать задачи общеукрепляющего воздействия,...

Воздействия волочащейся части пачки лесоматериалов при трелевке iconВнеэтические способы воздействия в коммерческой и социальной рекламе
Современное общество стало более технократичным, прагматичным, в нем появились мощные факторы «зомбирования» населения через сми...

Воздействия волочащейся части пачки лесоматериалов при трелевке iconМетодические рекомендации по классификации аварий и инцидентов на опасных производственных объектах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности
Службой – при наличии в штатном расписании заявителя указанных должностей (пункт в части 1 Приложения №4; пункт в части 1 Приложения...

Воздействия волочащейся части пачки лесоматериалов при трелевке iconТематическое планирование
Уметь: определять виды лесоматериалов; рассчитывать объём заготовленной древесины

Воздействия волочащейся части пачки лесоматериалов при трелевке iconПри выполнении заданий части 1 в бланке ответов
При выполнении заданий части 1 в бланке ответов Л1? / под номером выполняемого вами задания (А1 — А25) поставьте знак *х* в клеточке,...

Воздействия волочащейся части пачки лесоматериалов при трелевке iconОбоснование уровня расчетного сейсмического воздействия при оценке сейсмостойкости зданий и сооружений, эксплуатируемых в особых условиях
Обоснование уровня расчетного сейсмического воздействия при оценке сейсмостойкости зданий и сооружений


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница