Расчетные усилия при торцевании лесосплавных пучков в условиях береговых складов. C. 164-176

УДК

627.142.2

DOI:

10.37482/0536-1036-2025-1-164-176

Аннотация

При больших расстояниях доставки круглых лесоматериалов зачастую экономически оправданной является только транспортировка в плотах. Преобладает береговая сплотка лесосплавных пучков. Для повышения их прочности, увеличения полнодревесности, предполагающего снижение затрат на буксировку, предусматривается торцевание пучков. В формулах, полученных ранее для определения усилия торцевания, отсутствует коэффициент формы пучка – основной критерий, по которому на лесосплаве оценивают противодействие продольному перемещению лесоматериалов. Дополнительное давление в пучке, обусловленное наличием обвязок, не учитывалось, либо не имело непосредственной связи с коэффициентом формы. Цель исследования – выведение формул для вычисления силы торцевания пучков на береговых складах с учетом наличия обвязок и коэффициента формы; установление характера и степени влияния определяющих ее факторов. Метод – теоретический, базирующийся на положениях теорий гибких нитей и сыпучей среды. Аналитическим путем получена формула для нахождения рассматриваемого усилия. Ее использование в практических расчетах проблематично из-за необходимости многократного вычисления интегралов. Составляющие формулы, требующие вычисления интегралов, заменили параметром K – параметром сопротивления торцеванию. Его значение, соответствующее площади поперечного сечения пучка, равной единице, обозначили k – удельный параметр сопротивления торцеванию. Установили, что этот показатель зависит от коэффициента формы пучка и отношения его высоты к среднему диаметру лесоматериалов. Изменяя данные факторы в диапазонах 1,5–2,5 и 4–20 соответственно, выполнили вычисления k с использованием указанных интегралов. Получили аппроксимирующие зависимости для определения параметра k по отношению высоты пучка к среднему диаметру лесоматериалов, построили графики, позволяющие определять усилие торцевания при практических расчетах, не прибегая к интегрированию. Установили, что изменение отношения высоты пучка к среднему диаметру лесоматериалов от 4 до 20 вызывает примерно 5-кратное увеличение усилия торцевания, зависимость линейная. Уменьшение коэффициента формы от 2,5 до 1,5 приводит к росту этого усилия почти в 2 раза. Его зависимость от плотности лесоматериалов, коэффициента полнодревесности, размеров пучка и коэффициента трения скольжения прямая, линейная. Из этих факторов наиболее значим коэффициент трения, варьирование которого может приводить к изменению выходной величины более чем в 2 раза. Ее зависимость от угла внутреннего трения обратная, незначительная.

Сведения об авторах

С.В. Посыпанов^1*, д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: ABF-6542-2021, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0600-7089
С.П. Карпачев², д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: AAH-8641-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8509-8956
В.И. Клевеко³, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: G-8404-2016, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7251-9598

³Пермский национальный исследовательский политехнический университет, просп. Комсомольский, д. 29, г. Пермь, Россия, 614990; vlivkl@mail.ru

Ключевые слова

лесосплав, плот, береговой склад, торцевание пучков, сила торцевания

Для цитирования

Посыпанов С.В., Карпачев С.П., Клевеко В.И. Расчетные усилия при торцевании лесосплавных пучков в условиях береговых складов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2025. № 1. С. 164–176. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2025-1-164-176

Литература

1. Борисов М.В. К вопросу определения усилий торцевания пачек (пакетов) бревен // Тр. ВКНИИВОЛТ. 1971. Вып. Х. С. 13–19.
2. Войтко П.Ф. Методика и результаты производственных испытаний передвижных и переносных торцевыравнивателей на рейдах приплава лесопромышленных предприятий // Изв. вузов. Лесн. журн. 2004. No 5. С. 69–77.
3. Войтко П.Ф. Совершенствование процессов выгрузки лесоматериалов с воды и их торцевание на рейдах приплава: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. Йошкар-Ола, 2005. 39 с.
4. Войтко П.Ф., Фадеев А.С. Математические модели формирования лесных грузов гравитационными торцевыравнивателями // Изв. вузов. Лесн. журн. 2003. No 4. С. 57–65.
5. Грубов С.М. Экспериментальное и теоретическое определение некоторых статистических коэффициентов сопротивления перемещению неокоренной древесины. М.: ЦНИИМЭ, 1971. 118 с.
6. Донской И.П., Виноградов Я.И. Усилия выравнивания торцов пакетов бревен // Лесосечные, лесоскладские работы и транспорт леса: межвуз. сб. науч. тр. Л.: ЛТА, 1974. Вып. 111. С. 13–17.
7. Меркин Д.Р. Введение в механику гибкой нити. М.: Наука, 1980. 240 с.
8. Патякин В.И., Дмитриев Ю.Я., Зайцев А.А. Водный транспорт леса. М.: Лесн. пром-сть, 1985. 336 с.
9. Посыпанов С.В. Определение геометрических характеристик двухъярусной пакетной сплоточной единицы, расположенной на твердом основании // Изв. вузов. Лесн. журн. 2019. No 5. С. 135–147. https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2019.5.135
10. Реутов Ю.М. Расчеты пучков (пакетов) круглых лесоматериалов. М.: Лесн. пром-сть, 1975. 152 с.
11. Харитонов В.Я., Посыпанов С.В. Опыт внедрения единого транспортного пакета вместо молевого лесосплава // Изв. вузов. Лесн. журн. 2007. No 1. С. 45–52.
12. Харитонов В.Я., Посыпанов С.В. Ресурсы отдаленных лесных массивов и возможность их освоения сплавом // Изв. вузов. Лесн. журн. 2008. No 2. С. 30–36.
13. Фадеев А.С. Обоснование параметров гравитационного торцевыравнивателя с поворотными щитами для формирования пачек круглых лесоматериалов: дис. ... канд. техн. наук. Йошкар-Ола, 1999. 249 с.
14. Цытович Н.А. Механика грунтов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1983. 288 с.
15. Byrd P.F., Friedman M.D. Handbook of Elliptic Integrals for Engineers and Scientist: 2nd ed., revised. Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 1971, vol. 67. 360 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-65138-0
16. Craig R.F. Soil Mechanics: 6th ed. London, New York: E. & F.N. Spon, 1997. 485 р.
17. Field A. Discovering Statistics Using SPSS: 3rd ed. London, SAGE Publications Ltd, 2009. 856 p.
18. Tölke F. Parameterfunktionen. Theta-Funktionen und spezielle Weierstraßsche Funktionen. Praktische Funktionenlehre: vol. 2. Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 1966, pp. 83–115. (In Germ.). https://doi.org/10.1007/978-3-642-51616-0_3
19. Verruijt A. Soil Mechanics. Delft University of Technology, 2012. 331 p.
20. Whittaker E.T., Watson G.N. A Course of Modern Analysis: 4th ed. Cambridge, Cambridge University Press, 1996. 620 p.

Ссылка на английскую версию:

Calculated Forces during Cross-Cutting of Rafting Bundles in Coastal Warehouse Conditions. С. 164-176