آخرین مطالب

امکانات وب

تأثیر وینچ کمک کششی بر روی لغزش چرخ و اختلال خاک ناشی از دستگاه در زمین مسطح

Marian Schönauer گروه علوم و مهندسی کار جنگل ، Georg-august-Universität Göttingen ، Gootingen ، مکاتبات آلمان Marian. schoenauer@uni-goettingen. de مشاهده اطلاعات بیشتر نویسنده

توماس هولزفین B انستیتوی مهندسی جنگل ، گروه علوم جنگل و خاک ، دانشگاه منابع طبیعی و علوم زندگی وین ، وین ، استریا: //orcid. org/0000-0002-8278-8887View اطلاعات نویسنده بیشتر

استفان هافمن گروه علوم و مهندسی کار جنگل ، Georg-august-Universität Göttingen ، Gootingen ، آلمان ؛ C رئیس عملیات جنگلی ، دانشگاه آلبرت-لودویگ ، فرایبورگ ، آلمانیتپس: //orcid. org/0000-0002-80777-967xView اطلاعات بیشتر نویسنده

Franz Holzleitner B انستیتوی مهندسی جنگل ، گروه جنگل و علوم خاک ، دانشگاه منابع طبیعی و علوم زندگی وین ، وین ، اتریشویو اطلاعات نویسنده بیشتر

Bastian Hinte یک گروه از علوم و مهندسی کار جنگل ، Georg-august-Universität Göttingen ، Gootingen ، Alleranyview اطلاعات بیشتر نویسنده

Dirk Jaeger گروه علوم و مهندسی کار جنگل ، Georg-august-Universität Göttingen ، Gootingen ، Alleranyview اطلاعات بیشتر نویسنده

استناد را بارگیری کنید
https://doi. org/10. 1080/14942119. 2021. 1832816
جایگاه

مقاله تحقیق

تأثیر وینچ کمک کششی بر روی لغزش چرخ و اختلال خاک ناشی از دستگاه در زمین مسطح

مقاله کامل
ارقام و داده ها
منابع
استناد
معیارهای
مجوز
چاپ مجدد و مجوزها
مشاهده pdf pdfview epub epub

خلاصه

نمایش فرمول :؟فرمول های ریاضی به عنوان MATHML رمزگذاری شده اند و در این نسخه HTML با استفاده از MathJax به منظور بهبود نمایشگر خود نمایش داده می شوند. جعبه را برای خاموش کردن MathJax از آن جدا کنید. این ویژگی به JavaScript نیاز دارد. برای بزرگنمایی روی فرمول کلیک کنید.

معرفی

در زمینه تغییرات آب و هوا ، مدیریت جنگل با چالش های بی شماری روبرو است ، مانند اشکالاتی از سیستم های فرهنگی مستقر شده و فرکانس و شدت اختلالات (Kirilenko and Sedjo 2007 ؛ Reyer et al. 2017). علاوه بر این ، در حال تغییر رژیم بارش با دوره های بارندگی بسیار شدید ، بلکه دوره های یخبندان کوتاه تر و کمتری در طول زمستان ، عواقب منفی برای عملیات جنگلی با توجه به قابلیت ترافیک ماشین دارد (ماراچ و همکاران 2005 ؛ رینگدال و همکاران 2012). به عنوان مثال ، برنت و همکاران.(2017) تخمین می زند که منطقه مناسب برای استخراج متعارف در ایالت بادن وورتمبرگ ، آلمان ، به دلیل تغییر ساختار جنگل ناشی از تغییر آب و هوا و شرایط نامطلوب ، به ویژه در خاکهای حساس با ظرفیت تحمل محدود ، از 40 ٪ به 19 ٪ کاهش می یابد. وادچنین محدودیت هایی مانع از اجرای عملیات جنگلی پایدار (مارشی و همکاران 2018) می شود ، و بنابراین زنجیره های تأمین منابع کارآمد برای ایجاد یک اقتصاد زیستی مبتنی بر جنگل در تحقق اهداف توسعه پایدار سازمان ملل را تهدید می کنند. آل. 2020).

عملیات برداشت کاملاً مکانیزه در سایت های حساس می تواند توسط تجهیزات پیشرفته مانند لاستیک های سازگار ، آهنگ ها یا مدیریت تورم تایر فعال شود (کامبی و همکاران 2015 ؛ عباس و همکاران 2017). این فناوری بهبود یافته و نوآورانه باعث کاهش چرخش چرخ و جابجایی خاک در هنگام برداشت در چنین سایت هایی می شود. با این حال ، این امر همچنین باعث ایجاد چالش های لجستیک و عملیاتی در طول فعالیت های جابجایی در داخل به دلیل تغییر ابعاد دستگاه ، وزن و خصوصیات رانندگی در جاده های جنگلی می شود (Labelle and Jaeger 2018).

علاوه بر این ، فناوری کمک به کشش همچنین می تواند در بهبود کشش در هنگام رانندگی نقش داشته باشد ، لغزش چرخ را کم نگه می دارد و باعث کاهش اختلال در خاک غیر ضروری می شود (Haas et al. 2018 ؛ Cavalli and Amishev 2019). ایده اولیه توسعه این فناوری استفاده از آن با ماشین آلات مبتنی بر چرخ در زمین مسطح برای کمک به دستگاه ها در طول فعالیت های رانندگی در خاک هایی با ظرفیت تحمل کم بود. در همین زمان ، کارآفرینان این مزیت را مشاهده کرده اند که سیستم های برداشت مبتنی بر زمین را از طریق فناوری وینچ با کمک به زمین شیب دار برای جایگزینی عملیات حیاط کابل فشرده و جایگزین کار به حالت موتور (Visser and Stampfer 2015) سوق داده اند. اصطلاحات "Winch-Assist" و "Ascist-Assist" به طور متناوب با دیگران استفاده شده است ، به عنوان مثال"اتصال" یا "کابل کابل". با این حال ، "کمک کننده کشش" فقط به پشتیبانی از ماشین آلات ، که کاملاً بدون کمک در زمین شیب دار نیز پایدار هستند ، حق دارد (هولزفیند و همکاران 2020).

لغزش چرخ ، ناشی از ریزش کشش ، اثرات خاک ناشی از دستگاه را به شکل جابجایی افقی و عمودی خاک افزایش می دهد (هورن و همکاران 2007 ؛ رینگدال و همکاران 2012). علاوه بر این ، ترافیک فشرده ماشین جنگل می تواند بر خصوصیات فیزیکی ، میکروبی و عملکردی خاک تأثیر منفی بگذارد و در نتیجه باعث کاهش بهره وری جنگل شود (آمپورتر و همکاران 2009 ؛ کامبی و همکاران 2015).

اجرای کمک های وینچ برای بهبود کشش می تواند به تلاش های محافظت از خاک در زمین های شیب دار و همچنین در زمین مسطح کمک کند (هااس و همکاران 2018 ؛ کاوالی و آمیشف 2019 ؛ گارن و همکاران 2019). به خصوص در زمین های مسطح ، با تمرکز بر روی سایت های حساس ، که در آن قابلیت ترافیک به دلیل متفاوت بودن خصوصیات فیزیکی خاک و رطوبت زیاد محدود می شود ، تجهیزات زمینی با کمک کشش پتانسیل بالایی را برای کاهش آسیب خاک ناشی از عملیات برداشت چوب فراهم می کند (Ampoorter et al. 2009 ؛ کامبی و همکاران 2015). با این حال ، مطالعات تجربی که میزان تأثیر تجهیزات تجهیزات کمک به کشش در زمین مسطح را کم می کند ، فاقد شکاف دانش برای برنامه ریزی عملیاتی است.

بنابراین ، تعیین مزایای بالقوه فناوری کمک به کشش در مقایسه با مجموعه های عملیاتی معمولی ، مورد توجه کلی است. بنابراین ، هدف از این آزمایش تولید تجربیات میدانی اول ، مقایسه یک پیشرو با و بدون کمک کشش ، در یک سایت حساس در زمین مسطح و تعیین کمیت تفاوت در لغزش چرخ ، غرق شدن و جابجایی خاک بود.

مواد و روش ها

سایت و دستگاه مطالعه

این مطالعه در ایالت راینلند-پلاتینات ، آلمان غربی ، نزدیک به شهر هرمسکیل انجام شد (49 ° 41ʹ27 "N ؛ 7 ° 00ʹ42" E). یک سایت آزمایشی در یک غرفه 75 ساله تحت سلطه صنوبر نروژ (Picea Abies [L.] Karst.) ، واقع در منطقه جنگلداری Thiergarten (دفتر جنگلداری هوچالد) ، 620 متر از سطح دریا انتخاب شد. انواع خاک غالب خاکهای قهوه ای اسیدی (محتویات ماسه: 3 36 36 ٪ ، سیلت: 7 36 36 ٪ و خاک رس: 8 ± 28 ٪ ، بر اساس تجزیه و تحلیل همانطور که در زیر شرح داده شده است) با اشکال هوموس duff. با وجود موقعیت مکانی در منطقه کوهستانی ، این سایت با یک فلات گسترده مشخص می شود (

این آزمایش با یک انتقال دهنده استاندارد Rottne F10 B (Rottne Industri AB ، سوئد) انجام شد ، مجهز به یک سیستم وینچ با کمک یکپارچه Herzog Synchronwinde HSW 9 (Herzog Forsttechnik AG ، سوئیس). وینچ که در قسمت عقب Logbunk یکپارچه شده است دارای ظرفیت طبل کابل سیم 250 متر به قطر 15 میلی متر است. وینچ یک حالت فرمان دستی را برای تقلب کابل و یک حالت هماهنگ در هنگام رانندگی همراه با تنظیم مداوم نیروی کشیدن تا حداکثر 100 کیلو نیوتن روی لایه داخلی ارائه می دهد. Rottne F10 B 8-Wheel Worder با لاستیک های جنگلی Nokian Nordman 710/40 22 22. 5 (Nokian Heavy Tires Ltd. ، فنلاند) مجهز شد. در طول محاکمه میدانی هیچ زنجیره ای یا مسیرهای بوگی نصب نشده است. لاستیک ها به طور متوسط تورم 0. 4 مگاپاسکال و عمق آج متوسط 25 میلی متر داشتند. این انتقال دهنده با 5. 2 میلی گرم سیاههها ، تقریباً 50 ٪ از ظرفیت بار خود را بارگیری کرد ، بنابراین ، در کل یک جرم بارگذاری شده 21. 5 میلی گرم. این بار در طول آزمایش ثابت نگه داشته شد (شکل 1).

تأثیر وینچ کمک کششی بر روی لغزش چرخ و اختلال خاک ناشی از دستگاه در زمین مسطح

منتشر شده به صورت آنلاین:

شکل 1. بارگیری شده روتن F10 B در محل مطالعه ، رانندگی در دنباله عملیاتی دستگاه

راه اندازی آزمایشی

برای این آزمایش ، یک دنباله عملیاتی دستگاه قبلاً مورد استفاده و دائمی در داخل ایستاده انتخاب شد. انتقال دهنده بارگذاری شده شش بار این دنباله عملیاتی دستگاه را طی کرد (شماره عبور = PN ، جدول 1) با میانگین سرعت سفر 0. 35 متر در ثانیه. در دنباله عملیاتی دستگاه ، شش قطعه آزمایش ، به طول 2. 0 متر طول و عرض 4. 0 متر ، گذاشته شد. سه قطعه اول بدون کمک کشش و بقیه با کمک کشش تصویب شدند و در نتیجه دو گروه درمانی (به ترتیب وینچ = "نه" یا "بله") انجام شد (شکل 2).

تأثیر وینچ کمک کششی بر روی لغزش چرخ و اختلال خاک ناشی از دستگاه در زمین مسطح

منتشر شده به صورت آنلاین:

شکل 2. طرح سایت مطالعه با توطئه های تست مشخص شده نشان دهنده جهت رانندگی مهاجم است که شش بار از توطئه ها عبور می کند (PN = 1 تا 6). لغزش چرخ (WS) در طول کل دستگاه دنباله کار ، نیروی کششی (T) در امتداد بخش کمک به کشش اندازه گیری شد. فرآیند Rutting (RP) ، چگالی فله قبل و بعد از عمل (به ترتیب BD1 و BD2) و عمودی (DZ) و حرکات ردیاب افقی (DY) در توطئه ها اندازه گیری شد

تأثیر وینچ کمک کششی بر روی لغزش چرخ و اختلال خاک ناشی از دستگاه در زمین مسطح

منتشر شده به صورت آنلاین:

جدول 1. جدول اختصارات مورد استفاده

دو سنسور رمزگذار روتاری افزایشی Sendix 5000 از Kübler (Fritz Kübler GmbH ، آلمان) ، از جمله نرم افزار SEATEC (نرم افزار Seatec UND Automatisierungstechnik GmbH ، آلمان) ، برای اندازه گیری سرعت چرخ (VW) و سرعت سفر (VT) از مهاجمان استفاده شد. بیش از زمین در امتداد کل دنباله عملیاتی دستگاه (شکل 3). یک سنسور روی چرخ دوم محور Bogie Bogie نصب شد ، دوم در قسمت جلوی دستگاه برای گرفتن سرعت سفر. میزان اندازه گیری در طول آزمایش به 15 هرتز تعیین شد. پس از آن ، هر دو سرعت برای محاسبه لغزش چرخ ها (WS) با توجه به معادله (1) استفاده شد.(1) W S = 1 - V T V W ∗ 100 (1)

تأثیر وینچ کمک کششی بر روی لغزش چرخ و اختلال خاک ناشی از دستگاه در زمین مسطح

منتشر شده به صورت آنلاین:

شکل 3. سنسور رمزگذار روتاری افزایشی نصب شده برای اندازه گیری سرعت چرخ ، نصب شده روی چرخ دوم محفظه جلویی (A) و در قسمت جلوی دستگاه برای گرفتن سرعت سفر (B)

علاوه بر این ، در امتداد بخش با کشش ، نیروی کششی (T) در کابل با استفاده از کیت اندازه گیری نیروی کششی انعطاف پذیر ، متشکل از یک بند بار (Althen SHK-B-12-4202) ، تقویت کننده دیجیتال آنالوگ (HBM (HBM) ثبت شد. Quantum MX840) ، رایانه شخصی بدون فن مینیاتور ، دستگاه GPS ، رایانه نوت بوک ناهموار (Panasonic Toughbook) و دو باتری ، همانطور که توسط Holzfeind و همکاران شرح داده شده است.(2019). از آنجا که برای ادغام داده های نیروی کششی با داده های لغزش چرخ ، زمان سنجی دقیق لازم بود ، ساعت PC با دستگاه GPS پیوست همگام سازی شد.

پس از عبور از هر دستگاه ، تأثیر خندق توسط دستگاه در هر نقشه با یک سیستم اسکن لیزر ضبط شد (مدل: PS100-90 ، سه گانه در GMBH ، آلمان). این اسکنر توسط یک موتور پله برقی هدایت می شد و با سفر به ریلی در سراسر نقشه حرکت می کرد و مشخصات متقاطع توطئه های اندازه گیری را ضبط می کرد. بر اساس موقعیت اسکنر ، یک راه حل نرم افزاری مناسب مقادیر اندازه گیری شده را به یک مدل ارتفاع دیجیتال پس از آن منتقل کرد (شکل 4 B). برای جلوگیری از عدم دقت توسط مواد سست ، فقط مقادیر بخش مرکزی هر دو RUT (2 0. 3 0. 3 متر x 2. 0 متر) استخراج و به طور متوسط استخراج و به طور متوسط. تفاوت از اندازه گیری قبلی ، فرآیند Rutting (RP) را ارائه داد. برای اطمینان از اینکه اسکنر همیشه در هر نقشه از همان ارتفاع برخوردار بود ، از سه پایه های ثابت برای نگه داشتن راه آهن در موقعیت استفاده می شد (شکل 4 A). اگرچه اسکن لیزر بعد از هر گذرگاه اطلاعات مفصلی در مورد تشکیل RUT تولید می کند ، اما تعیین جابجایی افقی خاک در زیر سطح دشوار بود.

تأثیر وینچ کمک کششی بر روی لغزش چرخ و اختلال خاک ناشی از دستگاه در زمین مسطح

منتشر شده به صورت آنلاین:

شکل 4. تنظیم سیستم اسکن لیزر زمینی در حال حرکت بر روی راه آهن بین دو سه پایه بالاتر از توطئه های آزمایشی برای اسکن سطح بعد از هر پاس (A) ، و نمونه ای از یک مدل زمین دیجیتالی فرآوری شده از آهنگ ها در یک دنباله عملیاتی دستگاه(ب)

بنابراین ، جابجایی خاک در زیر سطح با استفاده از ردیاب های آلومینیومی بدنی ، به دنبال رویکردی که توسط هااس و همکاران شرح داده شده بود ، اندازه گیری شد.(2018). ردیاب های با شماره متوالی در عمق سطح 100 میلی متر و فاصله 200 میلی متر در امتداد یک پرتو مرجع افقی ، که بر روی میخ های چوبی ، در سراسر دنباله عملیاتی دستگاه در هر نقشه قرار گرفتند ، قرار گرفتند. پس از گذشت آخرین دستگاه ، ردیاب ها حفاری شدند. حرکات آنها از طریق یک حیاط با استناد به پرتوی سطح مشخص تعیین شد. حرکت جانبی Dy ، و از حرکت عمودی DZ برای محاسبه فاصله اقلیدسی (EUCL) استفاده شد.

علاوه بر این ، دو نمونه خاک در هر قطعه (مسیر چرخ چپ و راست) با 100 سانتی متر حلقه نمونه ، قبل از عبور دستگاه اول و بعد از نهایی ، برای تعیین چگالی فله قبل و بعد از عمل در عمق 0. 10 متر گرفته شد. در خاک معدنی از طریق تجزیه و تحلیل چگالی فله به دنبال روشهای استاندارد (بلوم و همکاران 2016). برای برآورد چگالی فله خاک قبل از عمل ، نمونه ها در مقابل هر قطعه 0. 50 متر گرفته شد و به BD1 می دهد ، در حالی که چگالی فله خاک بعد از عمل با نمونه های گرفته شده در نقشه تعیین می شود و به BD2 می دهد. تراکم خاک (SC) با توجه به معادله (2) برآورد شد.(2) S C = B D 2 - B D 1 B D 1 ∗ 100 (2)

با توجه به Duer و همکاران ، پروب های مخلوط از پروب های خاک نمونه برداری برای تجزیه و تحلیل بافت ایجاد شد.(2017). علاوه بر این ، میزان آب حجمی با استفاده از یک متر رطوبت (Thetaprobe با رطوبت خاک HH2 ، Delta-T Devices Ltd. ، انگلستان) در عمق 0. 10 متر در خاک معدنی در هر مکان در طول نمونه گیری خاک اندازه گیری شد.

تحلیل داده ها

داده ها با استفاده از R (تیم R Core 2019)، با Rstudio (تیم RStudio 2016) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. برای WS و T، مقادیر متوسط در ثانیه استفاده شد. همبستگی بین WS و T با استفاده از یک مدل خطی (lm) برآورد شد. این فقط برای بخش کمک کششی انجام شد. پارامترهای WS، RP، SC و eucl بین تیمارها (وینچ: x = "بله"، y = "نه") با استفاده از آزمون های واریانس نابرابر جفت نشده (آزمون های t-Welch) مقایسه شدند. برای ارزیابی تراکم کلی خاک توسط آزمایش مزرعه ای انجام شده، SC در برابر صفر (آزمون t یک نمونه) مورد آزمایش قرار گرفت. مقادیر درون خطی با دو رقم قابل توجه داده می شود. مقادیر متوسط به صورت میانگین ± انحراف معیار داده شده است. سطح معنی داری برای تمام تجزیه و تحلیل های آماری 0. 05 = α تعیین شد.

نتایج

لغزش چرخ

به طور کلی، میانگین لغزش چرخ (WS، جدول 1) در بخش اول مسیر عملیاتی ماشین (40 متر) بدون وینچ 5. 3 ± 10. 9٪ بود، در حالی که WS در تمام گذرها در مسافت تحت پوشش (80 متر) با فناوری کمک کششبطور معنی داری کمتر بود (آزمون t، p<0.001, Table 2 ) with 0.37 ± 10.19% ( Table 3 and Figure 5). Negative values indicate that the winch pulled the forwarder over the ground due to excessive traction-assist, resulting in a negative slip. In total, 40% of values during the measurement were negative.

تأثیر وینچ کمک کششی بر روی لغزش چرخ و اختلال خاک ناشی از دستگاه در زمین مسطح

منتشر شده به صورت آنلاین:

جدول 2. آزمون t یک نمونه تراکم خاک (SC = x) در شش قطعه آزمایشی با فرضیه جایگزین: میانگین واقعی بزرگتر از صفر است.

تأثیر وینچ کمک کششی بر روی لغزش چرخ و اختلال خاک ناشی از دستگاه در زمین مسطح

منتشر شده به صورت آنلاین:

جدول 3. مقادیر ثبت شده لغزش چرخ (%) برای هر عبور ماشین (PN) بدون کمک کشش (Winch = "no") و با کمک کشش (Winch = "بله") روی همه پاس ها بر اساس داده های میانگین در ثانیه. با تعداد مشاهدات (n)، صدک پنجم (0. 05)، مقدار میانگین (میانگین)، انحراف معیار (SD) و صدک 95 (0. 95)

تأثیر وینچ کمک کششی بر روی لغزش چرخ و اختلال خاک ناشی از دستگاه در زمین مسطح

منتشر شده به صورت آنلاین:

شکل 5. خطوط صاف لغزش چرخ برای شش پاس ماشین (با اعداد متوالی) Rottne F10 b. یک تنظیم دستی توسط اپراتور ماشین جنگل پس از عبور اول و دوم انجام شد که باعث افزایش تلاش اولیه کشش شد. 40 متر اول مسیر عملیاتی ماشین بدون کمک کششی رانده شد، 80 متر بعدی با استفاده از فناوری کمک کششی در حین رانندگی انجام شد.

لغزش چرخ و نیروی کششی

تأثیر وینچ کمک کششی بر روی لغزش چرخ و اختلال خاک ناشی از دستگاه در زمین مسطح

منتشر شده به صورت آنلاین:

شکل 6. داده های لغزش و نیروی کششی در ثانیه (نمادهای کوچک) و مقادیر میانگین (نمادهای بزرگ) برای هر عبور ماشین (که با شکل و اعداد متوالی نشان داده شده است). این خط یک واکنش معکوس بین لغزش چرخ و نیروی کششی را نشان می دهد که بدون کمک کشش صفر بود و در هر عبور ماشین افزایش می یافت.

تأثیر وینچ کمک کششی بر روی لغزش چرخ و اختلال خاک ناشی از دستگاه در زمین مسطح

منتشر شده به صورت آنلاین:

جدول 4. ضرایب مدل خطی نصب شده برای تخمین پاسخ بین لغزش چرخ و نیروی کششی (T)

تأثیر وینچ کمک کششی بر روی لغزش چرخ و اختلال خاک ناشی از دستگاه در زمین مسطح

منتشر شده به صورت آنلاین:

جدول 5. مقادیر ثبت شده نیروی کششی (kN) برای هر عبور ماشین (PN)، بر اساس داده های میانگین در هر ثانیه. با تعداد مشاهدات (n)، صدک پنجم (0. 05)، مقدار میانگین (میانگین)، انحراف معیار (SD) و صدک 95 (0. 95)

تأثیر وینچ کمک کششی بر روی لغزش چرخ و اختلال خاک ناشی از دستگاه در زمین مسطح

منتشر شده به صورت آنلاین:

جدول 6. آمار توصیفی چگالی ظاهری خاک قبل و بعد از عملیات (BD1، BD2، به ترتیب؛ Mg m-3)، تراکم خاک (SC، %)، افزایش عمق شیار در هر عبور ماشین (RP، میلی متر) و حرکات خاکردیاب های جسمی (dY، dZ و فاصله اقلیدسی هر دو، eucl، میلی متر) زمانی که از وینچ استفاده نمی شود (وینچ = "نه") و هنگامی که از کمک کششی استفاده می شود (وینچ = "بله"). با تعداد مشاهدات (n)، صدک پنجم (0. 05)، مقدار میانگین (میانگین)، انحراف معیار (SD) و صدک 95 (0. 95)

مقادیر استاندارد (Z) WS و T با توجه به معادله 3 محاسبه شد: (3) z = x - μ σ (3)

با مقدار خاص (x) ، میانگین مقدار (μ) و انحراف استاندارد (σ). این مقیاس تعامل بین هر دو پارامتر را نشان می دهد. نرخ زیاد در نیروی کششی باعث کاهش لغزش چرخ و بالعکس می شود. به جز پاس اول ، در نیمه اول فاصله تحت پوشش ، نیروهای کششی بالاتر از میانگین بودند که منجر به لغزش کم شد. در نیمه دوم ، WS بالاتر به دلیل کاهش T رخ داده است (شکل 7).

تأثیر وینچ کمک کششی بر روی لغزش چرخ و اختلال خاک ناشی از دستگاه در زمین مسطح

منتشر شده به صورت آنلاین:

شکل 7. لغزش چرخ استاندارد و مقادیر نیروی کششی استاندارد در مسافت پوشیده شده با کمک کشش برای هر دستگاه عبور ، بر اساس میانگین مقادیر در ثانیه

تأثیر خاک

چگالی فله قبل از عمل (BD1) در توطئه ها 0. 74 میلی گرم در مت ر-3 بود و بین توطئه های آزمایش 13 ٪ متفاوت بود. حرکت ردیاب های آلومینیوم حاشیه ای با میانگین 52/52 mm 83/0 mm در جهت جانبی و 7/11 mm 9. 1 میلی متر در امتداد محور عمودی بود. هر دو حرکت جهت به مسافت های اقلیدسی تبدیل شدند و منجر به میانگین جابجایی 12 14 14 میلی متر (جدول 6) شد. هیچ حرکتی را نمی توان در جهت مستطیل شکل به مسیر عملکرد دستگاه (فاصله 200 میلی متر) تشخیص داد.

جابجایی عمودی خاک منجر به افزایش متوسط عمق روت در هر دستگاه 6. 8 ± 4. 6 میلی متر ، از 8. 3 میلی متر تا 25 میلی متر شد. این منجر به عمق 5 ± 24 میلی متر پس از شش پاس در بخش دنباله دستگاه دستگاه بدون کمک کشش و 8 31 31 میلی متر در بخش که دستگاه در آن به کمک کشش عمل می کرد ، منجر شد. در این مطالعه ، رانندگی روی دستگاه عامل دستگاه نه افزایش چگالی فله خاک (آزمون T ، NS ، جدول 7) و همچنین SC بین درمان ها تفاوت نداشت (آزمون T ، NS ، جدول 7). حرکات ردیاب های آلومینیومی به طور کلی از جهت های مورد انتظار (یک حرکت افقی روبروی جهت ترافیک) پیروی نکردند. استفاده از فناوری کمک به کشش هیچ تاثیری در حرکت ردیاب ها نداشت (آزمون T ، NS ، جدول 7). RP اندازه گیری شده هیچ تفاوتی بین درمان ها نشان نداد (آزمون T ، NS ، جدول 7).

تأثیر وینچ کمک کششی بر روی لغزش چرخ و اختلال خاک ناشی از دستگاه در زمین مسطح

منتشر شده به صورت آنلاین:

جدول 7. تست های ولچ دو نمونه ای جفت نشده برای لغزش چرخ (WS, %), فشردگی خاک (SC, %), حرکات ردیاب (eucl, mm) و فرآیند شیار (RP, mm) برای هر دو تیمار (Winch:“بله یا خیر») با فرضیه جایگزین: تفاوت واقعی در میانگین برابر با صفر نیست

بحث

لغزش چرخ و نیروی کششی

مطالعات روی ماشین های دارای وینچ کمکی فرض می کند که استفاده از چنین فناوری باعث کاهش لغزش چرخ ها می شود (به عنوان مثال Visser و Stampfer 2015). با این حال، طبق دانش نویسندگان، از زمان آزمایش های آزمایشی سالزبری و هارتسوگ (1993) هیچ کارآزمایی میدانی، که مستقیماً لغزش چرخ ماشین های جنگلداری با کمک کشش و بدون کمک چرخ را مقایسه کند، در زمین های هموار انجام نشده است. این زیربنای ارتباط مطالعه حاضر است و شکاف دانش موجود را بیشتر نشان می دهد. این آزمایش میدانی توانست این شکاف را با تمرکز ویژه بر زمین های هموار با قابلیت تردد محدود کاهش دهد.

در مطالعه حاضر، شش گذر ماشین با فورودر بارگذاری شده بدون کمک کششی باعث لغزش متوسط 10. 9 ± 5. 3 درصد در طول 40 متر مسیر عملیاتی دستگاه مشاهده شد. اگرچه ماشین در زمین های مسطح رانندگی می کرد، لغزش ظاهر شد زیرا مقاومت نیروها به وسیله نقلیه باعث کاهش مصرف انرژی موثر می شود (Saarilahti و Ala-Ilomäki 1997). با استفاده از فناوری کمک کشش در طول 80 متر زیر در یک مسیر عملیاتی ماشین، شش گذر منجر به لغزش متوسط تقریباً صفر با 0. 37 ± 10. 19٪، همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است. مقادیر منفی ممکن است با کشیدن ماشین ایجاد شوند. بر روی زمین، میکرو توپوگرافی غیر همگن، عدم قطعیت سنسورها و فعالیت های فرمان دستگاه. لغزش چرخ بر اساس رابطه (1) محاسبه شد و سرعت چرخ بر روی چرخ دوم محور جلوی بوژی اندازه گیری شد، در حالی که سرعت حرکت در قسمت جلویی دستگاه اندازه گیری شد. بنابراین، هدایت دستگاه به سمت راست ممکن است باعث لغزش کمتر شود، هدایت دستگاه به سمت چپ احتمالاً منجر به مقادیر بالاتری می شود. علاوه بر این، ضبط لغزش منفی منفرد نیز ممکن است ناشی از عدم قطعیت در گرفتن داده ها با دو رمزگذار چرخشی باشد. با این حال، مقایسه هر دو تیمار از نظر لغزش چرخ امکان پذیر است زیرا از مقادیر میانگین استفاده شده است.

لغزش اندازه گیری شده به طور معکوس به نیروی کششی اعمال شده پاسخ داد (شکل 6). بر اساس این نتایج ، این مطالعه تأیید می کند که استفاده از فناوری کمک به کشش به طور کلی باعث کاهش لغزش چرخ ماشین آلات جنگلی زمینی در زمین های مسطح می شود. با این حال ، در یک دیدگاه جامع ، هنگام ادغام اندازه گیری نیروی کششی با داده های لغزش ، نتایج نشان می دهد که تنظیم مناسب وینچ یک عامل تأثیرگذار بود ، غیرقابل توصیف برای میزان واقعی لغزش. تنظیم نیروی کشش وینچ خیلی کم ممکن است باعث کاهش لغزش در درجه مورد نظر نشود. از طرف دیگر ، تنظیم نیروی کشش وینچ بیش از حد ممکن است منجر به لغزش منفی شود ، که ممکن است تأثیر معادل آن را به عنوان لغزش مثبت القا کند. در حین لغزش منفی ، دستگاه از روی زمین کشیده می شود و باعث جابجایی جانبی خاک با تشکیل برآمدگی می شود و بنابراین بر خصوصیات فیزیکی خاک تأثیر منفی می گذارد و باعث برشی بیشتر ریشه می شود و باعث افزایش رواناب سطح و پتانسیل فرسایش می شود (هورن و همکاران 2007 ؛ هاس و همAl. 2018 ؛ Poltorak et al. 2018). نتایج حاصل از Söhne (1952) نشان می دهد که خطر آسیب جدی به خاک با افزایش لغزش افزایش می یابد. چرخش چرخ بالا منجر به برش کامل از بالاترین ساختار خاک می شود. در نتیجه ، مواد خاک سست با باران شدید بعدی می توانند از بین بروند. از آنجا که خاک به عنوان یک عامل اساسی برای تولید بیولوژیکی و عملکردهای اکوسیستم شناخته شده است ، حاشیه های لغزش قابل قبول چرخ ممکن است برای کاهش اختلال خاک با کشش کم مفید باشد.

حداکثر نیروی کششی وینچ به تنظیمات دستی بستگی دارد و در مورد ما بعد از تنظیم نهایی میانگین 2 3 31 کیلو نیوتن KN بود. با توجه به زمین مسطح محل مطالعه ، این به نظر می رسد در مقایسه با میانگین 31 کیلو نیوتن هنگام رانندگی در شیب ، همانطور که توسط هولزفیند و همکاران مشاهده شده است.(2019) و 33 KN در عملیات حمل و نقل سربالایی که توسط هولزلیتنر و همکاران اندازه گیری می شود.(2018). تنظیم صحیح نیروی کششی اساسی دشوار بود و در ابتدای آزمایش میدانی ، هنگامی که T خیلی کم بود ، برای جبران نیروی کشش ، مقادیر بالای لغزش را القا کرد. هماهنگ سازی جزئی کافی بین حرکت دستگاه و نیروی کششی اجباری منجر به یک دوره نوسان کننده لغزش با مقادیر متضاد نیروی کششی و تغییر بین قله های کششی و نیروهای کششی شد ، همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است. نویسندگان مطالعه حاضر فرض می کنند ،این میکرو توپوگرافی غیر همگن در طول سفر ممکن است علاوه بر این ، قله های کوچکی را در نیروی کششی القا کند و در نتیجه هماهنگ سازی زیر حد متوسط بین وینچ و دستگاه در طول سفر ایجاد شود.

راه حل های فنی برای هماهنگ سازی مناسب از فناوری وینچ ، با توجه به حرکت ماشین و نیروی کششی ، می تواند تأثیر منفی خاک را کاهش دهد (به عنوان مثال Cavalli و Amishev 2019). تنظیم صحیح وینچ با توجه به نیروهای مورد نیاز یک چالش اساسی برای غلبه بر آن به منظور امکان استفاده کامل از مزایای فناوری کمک به کشش است. تنظیم فردی و تنظیم نیروی کششی اساسی با توجه به شرایط عملیاتی برای پشتیبانی بهینه دستگاه ضروری است (Mologni و همکاران 2018). این امر نیاز اضافی برای نظارت بر نیروی کششی عملیاتی و تنظیم وینچ فعال مشتق شده در پرواز را دارد. با این حال ، در حال حاضر ، تنظیم وینچ کافی نیز به تجربه اپراتور بستگی دارد و شرایط عملیاتی خاص را مشخص می کند. از این رو ، اگرچه این فناوری پتانسیل بسیار خوبی برای کاهش اختلالات خاک دارد ، اما هنوز در مراحل ابتدایی خود قرار دارد (Visser and Stampfer 2015).

تأثیر خاک

در طول آزمایشات میدانی ، میزان آب حجمی نسبت به شرایط آب و هوایی خاص فصل رشد قبلی نسبتاً کم بود. در خاک هایی که دارای رطوبت کم هستند ، مقاومت اصطکاک در برابر تغییر شکل به دلیل درجه بالایی از پیوند ذرات به ذرات و در هم تنیده زیاد است (کامبی و همکاران 2015). این ممکن است دلیل اصلی جابجایی خاک و تراکم خاک تنها با وجود انتخاب یک سایت حساس ، تا حدودی رخ داده باشد. علاوه بر این ، بار دستگاه فقط نیمی از ظرفیت بود (شکل 1) ، زیرا فقط چوب های کوتاه چوب در محل مطالعه برای استفاده در طول آزمایش در دسترس بودند که منجر به جرم ناخالص 21. 5 میلی گرم ، در مقایسه با دستگاه کاملاً بارگذاری شدهاز حدود 26 میلی گرماگرچه این دو عامل با توجه به شخصیت خلبان مطالعه ما ، اعتبار و انتقال نتایج ما را محدود می کنند ، اما هنوز یافته های قابل توجهی در رابطه با تأثیرات خاک آشکار شد.

تراکم

چگالی فله خاک در مقایسه با چگالی قبل از عمل 1/0 ± 0. 74 میلی گرم در متر-3 درصد 3/3 ± 3/3 درصد افزایش یافته است. این افزایش در مقایسه با سایر یافته ها کم است ، حتی با توجه به این واقعیت که نمونه برداری در یک دنباله عملیاتی دستگاه موجود انجام شده است که در آن ترافیک ماشین قبلاً رخ داده است. به عنوان مثال ، جمشیدی و همکاران.(2008) تخمین زد افزایش چگالی فله خاک تا 48 ٪ پس از انجام عملیات برداشت. Labelle و Jaeger (2011) پس از عملیات در سایت های بدون ترافیک ماشین قبلی ، میانگین افزایش چگالی فله خاک 19 ٪ را گزارش کردند. طبق گفته های دادو و وارینگتون (1983) ، چگالی فله خاک محدود کننده رشد برای بافت مورد تجزیه و تحلیل در مطالعه حاضر تقریباً به 1. 50 میلی گرم در متر 3 می رسد (شن: 3 36 36 ، سیلت: 7 ± 36 ٪ ، خاک رس: 28± 8 ٪) ، که در دنباله عملیاتی دستگاه این مطالعه به دست نیامده است.

رطوبت خاک یک عامل اصلی مؤثر بر تراکم پذیری خاک و در نتیجه افزایش تراکم فله خاک است (Terzaghi و همکاران 1996). هنگامی که خاکهای جنگلی خشک است ، تأثیر بر تراکم خاک در هنگام عملیات لغزش در مقایسه با خاک مرطوب کمتر است (Froehlich and Forest 1980). ترافیک ماشین بر روی خاکهای دارای رطوبت زیاد از ادبیات برای افزایش چگالی فله خاک تا زمانی که به سطح مشخصی از تراکم برسد ، شناخته شده است. این الگوهای به احتمال زیاد وقتی پتانسیل آب بالاتر از ظرفیت میدان باشد ، ظاهر می شوند و منجر به افزایش قابل توجهی در تراکم فله خاک می شوند. نتایج مطالعه اخیر نشان می دهد افزایش ناچیز در چگالی فله خاک که می تواند به دلیل کم بودن آب حجمی و چگالی فله ای خاک نسبتاً زیاد قبل از عمل باشد که توسط عملیات قبلی انجام شده در دنباله عامل دستگاه انجام می شود (McNabb و همکاران 2001). این دلایل همچنین ممکن است عدم وجود اثرات درمانی را توضیح دهد (گارن و همکاران 2019). می توان فرض کرد که پیش از عمل در مسیر مسیرهای عملیاتی دستگاه دائمی ناشی از عملیات قبلی زیاد بود و فشرده سازی اضافی دیگری را در دنباله عملیاتی دستگاه مورد بررسی مختل کرد (Ampoorter و همکاران 2009). علاوه بر این ، قبل از جابجایی خاک-اصطکاک منسجم همچنین ممکن است از طریق ماشین های جنگلی سنگین بر جابجایی خاک تأثیر بگذارد (به عنوان مثال McNabb و همکاران 2001).

روند نزاع

در این مطالعه ، جابجایی کلی خاک ناچیز بود و تفاوت بین تیمارها را نمی توان در جابجایی اندازه گیری شده خاک معدنی مشاهده کرد. ردیاب های آلومینیومی فقط چند میلی متر حرکت کردند که در مقایسه با نتایج Haas و همکاران بسیار کم است.(2018) ، که حرکات ردیاب را تا چند متر در زمین های شیب دار اندازه گیری کرد. جابجایی خاک در جهت جانبی ، به سمت بالا و جلو انجام می شود ، که احتمالاً منجر به خندیدن و پر کردن مجاور آهنگ ها می شود (Poltorak و همکاران 2018). عمق RUT در این مطالعه به طور متوسط 7 27 میلی متر بود. روته متوسط ، همانطور که در این آزمایش میدانی اندازه گیری شد ، در سایر مطالعات در شرایط خشک نیز مشاهده شد: مهاجمان به کمک وینچ مورد استفاده در آزمایش میدانی گارن و همکاران.(2019) منجر به عمق كل كل پایین 0 تا 95 میلی متر در کلاسهای شیب مختلف ، از 27 تا 38 درجه (51 ٪ تا 78 ٪) می شود. الیاسسون (2005) بعد از پنج عبور دستگاه از یک مهاجر با وزن 37. 8 میلی گرم در یک شیب به آرامی در پایین ، عمق RUT را از 60 تا 92 میلی متر تعیین کرد. عمق متوسط غرق شدن در شرایط خشک به طور کلی کمتر از 100 میلی متر حتی با ترافیک سنگین ، مانند مطالعه رولرسون (1990) بود و در شرایط مرطوب به اندازه 450 میلی متر بود. اوند و همکاران.(2002) RUTS را با عمق حداکثر 100 میلی متر در نظر گرفت که برای برداشت چوب از محیط زیست در سایت های حساس مجاز است.

پولتوراک و همکاران(2018) رطوبت خاک را به عنوان عامل اصلی مؤثر بر عمق شیارها گزارش کرد. مقادیر بالای رطوبت خاک باعث ایجاد شرایط خاک می شود که آن را مستعد جابجایی خاک می کند. شیارهای عمیق عمدتاً در خاک هایی با رطوبت حجمی خاک بالای 50 درصد رخ می دهد (Poltorak et al. 2018). این امر بر شرایط ترافیکی مناسب در سایت ما در طول آزمایش، با شرایط نسبتاً خشک، ناشی از تابستان خشک، علیرغم اینکه سایتی با قابلیت تردد معمولاً محدود است، تأکید می کند. علاوه بر این، ریشه در خاک جنگل می تواند روند شیار شدن را کاهش دهد (Poltorak et al. 2018; Engell 2019). تأثیر رطوبت حجمی کم خاک و وقوع زیاد ریشه های درشت در کرت های آزمایشی (اندازه گیری نشده) برای غلبه بر پتانسیل کاهش دهنده کمک کششی در آزمایش حاضر فرض می شود. این امر تأیید می کند که علاوه بر فناوری مناسب، ارزیابی موقعیتی شرایط سایت توسط یک اپراتور مجرب نیز در تسهیل عملیات برداشت چوب کم تاثیر بسیار مهم است. با این حال، برای تعیین کمیت کامل مزایای فناوری کمک کشش و تنظیمات عملیاتی مناسب، بررسی های پیشرفته با در نظر گرفتن شرایط مختلف سایت مورد نیاز است.

نتیجه گیری

مطالعه حاضر توانست تایید کند که کمک کشش باعث کاهش لغزش چرخ در طول آزمایشی انجام شده در یک سایت حساس در زمین صاف شده است. نتایج نشان می دهد که اعمال نیروی کششی نسبتاً بالا لغزش چرخ را به طور قابل توجهی کاهش می دهد. با این حال، تأیید یک اثر کاهنده بر اثرات خاک در دامنه وسیع تری ممکن نبود. دلایل تأثیر محدود کمک کششی اعمال شده در آزمایش میدانی کنونی ممکن است به این دلیل باشد: (الف) ظرفیت محموله بار مورد استفاده کم استفاده شده در این مطالعه که فقط به 50٪ می رسد (ب) پیش فشرده سازیمسیر عملیاتی ماشین، که طی عملیات های قبلی طی شده بود، (ج) شرایط عملیاتی مطلوب مانند رطوبت کم خاک و (د) شبکه ای قوی از ریشه های درشت که بالاترین خاک معدنی را تثبیت می کند. با این حال، به نظر می رسد فناوری کمک کششی پتانسیل زیادی برای کاهش اثرات خاک ناشی از ماشین در شرایط نامطلوب تر دارد.

جدول 1. جدول اختصارات مورد استفاده

جدول 2. آزمون t یک نمونه تراکم خاک (SC = x) در شش قطعه آزمایشی با فرضیه جایگزین: میانگین واقعی بزرگتر از صفر است.

جدول 4. ضرایب مدل خطی نصب شده برای تخمین پاسخ بین لغزش چرخ و نیروی کششی (T)

سپاسگزاریها

نویسندگان حمایت مالی اوا مایر-استیل استیفتونگ را تأیید می کنند. نویسندگان بیشتر حمایت از "Landesforsten Rheinland-Pfalz" ، ارائه سایت تحقیق و دستگاه آزمایشی و همچنین پشتیبانی فنی از طریق کل تیم "Kompetenzzentrum Waldtechnik Landesforsten (KWL)" ، به ویژه کریستوف ججر و یورگن پینک را تأیید می کنند. وادعلاوه بر این ، ما می خواهیم از کمک استفان لیون و دیوید پرونر در طول جمع آوری داده های میدانی ، و همچنین دکتر مارتین جانسن و تیمش ، یعنی سیلویا باندزیو ، از آزمایشگاه خاک ، علوم خاک اکوسیستم های معتدل ، جورج-آگوست قدردانی کنیم.-Universität Göttingen ، برای پشتیبانی از تجزیه و تحلیل نمونه خاک. علاوه بر این ، ما سهم پروفسور دکتر فریدریک لنگ و کل تیم رئیس بوم شناسی خاک در دانشگاه فرایبورگ را برای پشتیبانی فنی در طول طراحی مطالعه و وام تجهیزات تأیید می کنیم. ما بیشتر نظرات ارزشمند دو داوری ناشناس را بهبود می بخشیم و کیفیت کلی مقاله را بهبود می بخشیم.

بیانیه افشای

هیچ تضاد احتمالی منافع توسط نویسندگان گزارش نشده است.

اطلاعات اضافی

منابع مالی

این تحقیق بودجه ای را از شرکت مشترک صنایع مبتنی بر شرکت تحت برنامه تحقیق و نوآوری H2020 اتحادیه اروپا برای پروژه Tech4Effect دریافت کرد [توافق نامه اعطای شماره. 720757].

بازار فارکس...

ما را در سایت بازار فارکس دنبال می کنید

برچسب : نویسنده : زکریا هاشمی بازدید : <-PostHit-> تاريخ : دوشنبه 25 ارديبهشت 1402 ساعت: 12:51

تأثیر وینچ کمک کششی بر روی لغزش چرخ و اختلال خاک ناشی از دستگاه در زمین مسطح

آخرین مطالب

امکانات وب