Вязкоупругие свойства отходов лесозаготовок, используемых для укрепления трелевочных волоков
Федоренчик А.С., Протас П.А., Дорожко А.В. (УО БГТУ, г. Минск, РБ)
Results of researches of physicomechanical properties of branches, used for strengthening logways are given.
При проведении лесозаготовительных работ важным фактором для улучшения несущей способности грунтов, повышения проходимости лесотранспортных машин и снижения отрицательного экологического воздействия на лесные почвы является укрепление технологических элементов лесосеки отходами лесозаготовок. В БГТУ разработана математическая модель, позволяющая описывать процесс деформации почвогрунтов на технологических элементах лесосеки, которые можно рассматривать как вязкоупругое слоистое полупространство, нагруженное осесимметричной нагрузкой от колеса или гусеницы лесотранспортной (лесозаготовительной) машины [1 – 3]. Воздействие колеса лесозаготовительной машины на грунт через покрытие из древесных отходов зависит от физико-механических и, в значительной степени вязкоупругих свойств веток и сучьев, образующих это покрытие. Известно, что вязкоупругие свойства материалов определяются мгновенным – Е и длительным – Н модулями упругости. На основании этих величин определяются все параметры ядра ползучести.
Исследования вязкоупругих свойств отходов лесозаготовок проводились по разработанной методике [4] на разрывной машине ИР-5046-5. При испытаниях исследовались вязкоупругие свойства сучьев и ветвей, наиболее распространенных в Республике Беларусь хвойных и лиственных древесных пород (сосна, ель, ольха, береза).
Графические зависимости мгновенного и длительного модулей упругости древесины веток от диаметра и влажности представлены на рисунках 1 – 4, где Е1 и Н1 – соответственно мгновенный и длительный модули упругости при влажности древесины ветки более 30 %, Е2 и Н2 – при влажности древесины ветки 10-15 %.
Рисунок 1- Зависимость модулей упругости от диаметра и влажности сучьев сосны
Рисунок 2- Зависимость модулей упругости от диаметра и влажности сучьев ели
Рисунок 3- Зависимость модулей упругости от диаметра и влажности сучьев ольхи
Анализ представленных зависимостей вязкоупругих характеристик древесины веток различных пород от влажности и диаметра показывает, что с увеличением влажности от исходной в свежесрубленном состоянии (выше предела насыщения клеточных стенок) до 10 – 15 % происходит увеличение мгновенного Е и длительного Н модулей упругости. Для древесины сосны на 50 – 60 % и 90 – 100 % соответственно, для древесины ели на 40 – 50 и 60 – 70 %, для древесины ольхи 80 – 90 и 110 – 120 % и для древесины березы 50 – 60 и 90 – 100 % соответственно. Таким образом уменьшение влажности веток древесины лиственных пород приводит к более существенному росту мгновенного и длительного модулей упругости по сравнению с древесиной хвойных пород. Это можно объяснить отсутствием смолы и лучшей склонностью к пластификации влагой древесины лиственных пород.
Рисунок 4- Зависимость модулей упругости от диаметра и влажности сучьев березы
С уменьшением диаметра веток древесины всех пород в диапазоне 50 – 10 мм наблюдается увеличение мгновенного и длительного модулей упругости для всех пород в 8 – 10 раз, что объясняется также различной долей луба и камбия в сучьях разного диаметра.
Исходя из анализа вышеприведенных зависимостей экспериментальных исследований, можно заключить, что в качестве укрепляющего покрытия трелевочных волоков на заболоченных участках лесосек более целесообразно использовать мелкие ветви и сучья, не пригодные для дальнейшей переработки.
Литература
1. Федоренчик А.С., Макаревич С.С., Вырко Н.П. Деформация лесных почв под воздействием колесных и гусеничных движителей // Лесн. журн. – 2000. – № 3. – С.80–86.
2. Федоренчик А.С., Макаревич С.С., Протас П.А. Аналитическое исследование колееобразования на трелевочных волоках, укрепленных отходами лесозаготовок // Лесн. журн. – 2002. – № 1. – С. 80 – 89.
3. Федоренчик А.С., Макаревич С.С., Вырко Н.П., Протас П.А. Расчет лесных транспортных путей с учетом вязкоупругих свойств материалов // Труды БГТУ. Лесная и деревообрабатывающая промышленность. – Мн., 2002. – Вып. X. – С. 6 – 13.
4. Дорожко А.В., Федоренчик А.С., Протас П.А. Методика лабораторных исследований вязкоупругих свойств порубочных остатков // Леса Европейского региона – устойчивое управление и развитие: Материалы МНПК. -Мн.: БГТУ, 2002, ч. 2, С. 255 – 257.