CC BY
56
ЛЕСОСЕЧНЫЕ РАБОТЫ
COMPARATIVE APPRAISAL OF WAYS OF ROUND TIMBER HARVESTING MACHINES Systems Composition
Jakimovich S.B. (USFEU), Teterina M.A. (USFEU)
jak. 55@mail. ru, tetatet-marya@mail ru Ural State Forest Engineering University (USFEU), Sibirsky tract, 37, Ekaterinburg, Russia, 620100
The results of comparative appraisal of effectiveness of two methodic of round timber harvesting machines systems composition - industrially proven model ofstochastic multiphase system and on basis of manufacturers recommendations, are given in the paper. Presented results are evidence that machines delay time in generated on basis of manufacturers recommendations sets averages 38 % and achieves 61 %.
Keywords: round timber harvesting machines systems, synchronization, productivity, manufacturers recommendations, stochastic multiphase system
References
1. Shirnin, Yu.A. Tekhnologiya i mashiny lesosechnykh rabot [Technology and machine harvesting operations]. Yoshkar-Ola. Mari State Technical University, 2005. 83 p.
2. Yakimovich, S.B., Teterina M.A. Eksperimentalnaya otsenka sinkhronizatsii obrabatyvayushche-transportnoy sistemy «kharvester - forvarder» [Experimental evaluation of synchronization processing the transport system «harvester-forwarder»]. Moscow State Forest University Bulletin - Lesnoj Vestnik. 2008. № 4. pp. 48-51.
3. Yakimovich, S.B, Teterina M.A., Gruzdev V.V. Opytno-promyshlennaya otsenka effektivnosti novogo sposoba zagotovki sortimentov [Experimental evaluation of a new industrial method blanks assortments]. Moscow State Forest University Bulletin - Lesnoj Vestnik. 2013. № 1. pp. 192-196.
4. Yakimovich, S.B., Teterina M.A. Reysovaya nagruzka lesozagotovitelnykh mashin [Scheduled load harvesting machines]. Moscow State Forest University Bulletin - Lesnoj Vestnik. 2006. № 6. pp. 95-97.
5. Yakimovich, S.B., Teterina M.A. Upravleniye skhemami raboty mashin v obrabatyvayushche-transportnykh lesozagotovitelnykh sistemakh [Control circuits of the machines in treating timber transport systems]. Moscow State Forest University Bulletin - Lesnoj Vestnik. 2010. № 6. pp. 78-82.
6. Yakimovich, S.B., Teterina M.A. Sinkhronizatsiya obrabatyvayushche-transportnykh sistem zagotovki i pervichnoy obrabotki drevesiny. Monografiya [Synchronization Processing transport systems procurement and primary processing of wood]. Yoshkar-Ola, 2010. 201 p.
7. Teterina, M.A. Ekologicheski shchadyashchiye, resursosberegayushchiye transportno-obrabatyvayushchiye sistemy: upravleniye skhemami raboty mashin [Environmentally benign , resource transport and processing systems : control circuits of machines]. Fundamentalnyye issledovaniya. Moscow. RAYe, 2011. № 8, ch.1 pp. 178-184.
АКТУАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ
технологии лесозаготовок
А.Н. СУХИХ, доц. каф. воспроизводства и переработки лесных ресурсов БрГУ, канд. техн. наук, Е.М. РУНОВА, проф. каф. воспроизводства и переработки лесных ресурсов БрГУ, д-р с.-х. наук,
С.Н. СМЕХОВ, проф. каф. технологии и оборудования лесопромышленного производства МГУЛ, канд. техн. наук
cyxux2005@mail.ru, runova@rambler.ru ФГБОУ ВПО «Братский государственный университет» 665709 г. Братск, ул. Макаренко, 40 ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса» 141005, Московская обл., г. Мытищи-5, ул. 1-я Институтская, д. 1, МГУЛ
Лесопромышленное производство определяет требования к современной науке по созданию высокоэффективных и производительных лесозаготовительных машин, при этом должны выполняться условия эффективной эксплуатации и технологии заготовки лесных ресурсов. Применение предлагаемых методик позволит провести оптимизацию параметров и режимов работы лесозаготовительных машин, выбрать менее затратную технологию с целью их дальнейшего внедрения в ЛПК Иркутской области. Использование предлагаемых лесозаготовительных машин позволит обеспечить устойчивость и неистощительность
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014
51
ЛЕСОСЕЧНЫЕ РАБОТЫ
лесозаготовок. В статье представлены валочно-пакетирующие трелевочные машины на базовом шасси, их предлагается использовать для комплекса лесосечных работ, они могут выполнять валку леса, пакетирование, трелевку, а при использовании сменного навесного оборудования -весь объем лесосечных работ. Перечисленные модели универсальны и предназначены для валки и трелевки леса, использование на них сменного навесного оборудования позволит выполнять весь объем лесосечных работ с требуемой эффективностью, даст возможность совершенствования технологического процесса современного ЛПК. Использование универсальных машин с различным навесным оборудованием вместо систем машин, применяемых на лесозаготовках, решит проблему несовместимости по производительности при работе машин в лесозаготовительных комплексах, сократит стоимость основных фондов и затраты на их техническое обслуживание. Поэтому предлагаемая автором интенсивная лесоэксплуатация с учетом комплексного инновационного подхода, на базе универсальных машин, позволит улучшить работу лесозаготовительных предприятий и лесопромышленного комплекса.
Ключевые слова: технология, универсальная лесозаготовительная машина, методика, режимы работы, эффективность
В настоящее время успешно зарекомендовали себя технологии лесозаготовок, основанные на модульных машинах. Весьма актуальными представляются перспективы создания лесозаготовительного комбайна. Совмещение операций, выполняемых одной машиной, дает определенные выгоды, за счет сокращения перемещений предмета труда можно сэкономить немало энергии и времени [1]. Многочисленные перемещения связаны с большими трудозатратами в технологическом процессе, в нем участвует до четырех и более машин различного назначения. Модульные машины предполагают, что основное технологическое оборудование является навесным или прицепным и агрегируется с энергетическим модулем. В качестве энергетического модуля может выступать, например, шасси общего назначения. Преимущества такого подхода для небольших предприятий очевидны. Один энергетический модуль может использоваться на различных лесозаготовительных и лесохозяйственных работах. Это значительно снижает экономические риски и обеспечивает технологическую гибкость небольшому предприятию. В зарубежной практике накоплен большой опыт в конструировании различных прицепных машин. Широкий выбор прицепного оборудования позволяет формировать не отдельные машины, а целые комплексы, способные выполнять весь технологический цикл работ. Выбор оптимальных параметров оборудования и машин в целом должен определяться, прежде всего, производительностью техники, которая оправдывала бы затраты на ее приобретение.
Потери производственной мощности неизбежны при использовании комплексов систем машин. Они вызываются несоответствием производительности их отдельных единиц и потерями времени в начале технологического процесса и при его окончании. Оценка производительности и методика выбора оптимального комплекса, его эффективная эксплуатация важна и актуальна для лесопромышленного производства. Для оценки параметров режимов и возможной производительности лесозаготовительных машин предлагается методика оценки, отражающая основные показатели, влияющие на производительность лесозаготовительного оборудования, определяющиеся организацией производства и технологическим процессом предприятия, которая описывается уравнением (1).
Е -P-k
■K-N'
V
N
1 —
п.
V
N-n
П У
1 —
П
V
N-nn~npJ
(1)
где Е - показатель технологической эффективности использования лесозаготовительного оборудования и машин (производительность), м3;
Р - нормативная производительность лесозаготовительных машин и оборудования, м3;
kcM - коэффициент сменности;
k - коэффициент продолжительности смены;
- используемое время оцениваемого периода производственного процесса, в днях;
N
52
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014
ЛЕСОСЕЧНЫЕ РАБОТЫ
nn - показатель затрат времени из-за выходных и праздничных дней, в днях;
np - показатель затрат времени на техническое обслуживание и ремонты, в днях;
no - показатель организации производства определяется потерями календарного времени из-за недостаточной инженерно-технической подготовки и человеческого фактора неблагоприятных природных воздействий, в днях.
Для выбора оптимального сочетания лесозаготовительных машин, выполняющих последовательные операции при работе их в комплексе, предложена методика оценки их совместимости (формула (2) на примере совместимости валочных и трелевочных машин
IX
С=-^-----100 %, (2)
с п 4 '
IX
/=1
где С - совместимость лесозаготовительных
С
машин различного назначения при работе их в комплексе последовательно, %;
n - количество лесозаготовительных машин;
Е . - показатель технологической эффективности использования валочных машин, м3;
Е - показатель технологической эффективности использования трелевочных машин, м3.
Аналогично, последовательно выполняется расчет совместимости других машин комплекса.
Важен вопрос о том, какая лесосечная техника позволит эффективно работать предприятию в течение длительного времени на арендуемом участке лесного фонда, то есть вопрос о применимости той или иной лесозаготовительной техники. Анализ работы лесозаготовительных комплексов на базе валоч-но-пакетирующих машин «John Deere 853J»), колесных скиддеров «John Deere 748G-III», процессоров на базе «John Deere 2054» с головкой Waratah 622B), стреловых погрузчиков «John Deere 2054» за три года дал следующие результаты (рис. 1). Потеря производственной
мощности происходит на всех стадиях технологического процесса заготовки леса и составляет в среднем для трелевочных машин 9,4 %, сучкорезных машин 18,4 %, погрузчиков 16,2 суммарная величина составляет в среднем 44 %, что весьма существенно, но неизбежно при применении лесозаготовительных комплексов. При этом неэффективно используются как техника, операторы машин, рабочее время, так и все службы, обеспечивающие работоспособность лесозаготовительных машин.
Основным направлением совершенствования лесозаготовительных машин, повышающим их эффективность, может стать создание парка новых лесных машин, обеспечивающих освоение современных технологий лесозаготовок на базе универсальных машин [2, 3]. Для этого авторами предложена валочно-трелевочная машина с трехопорной выравнивающейся платформой. Полезная модель относится к лесной промышленности, предназначена для комплекса лесосечных работ, позволяет выполнять валку, трелевку леса на склонах, а при использовании сменного навесного оборудования весь объем лесосечных работ. Технический результат заключается в возможности выравнивания трехопорной выравнивающейся платформы с опорно-поворотным устройством, ее вертикальной ориентации для смещения центра тяжести и возможности работы на склонах, а также возможности расширенного использования на универсальных шасси различных заводов. На рис. 2 представлена валочно-па-кетирующая трелевочная машина с трехопорной выравнивающейся платформой [3].
Машина состоит из универсального шасси 1 и технологического оборудования, установленного на трехопорной выравнивающейся платформе с опорно-поворотным устройством 2, поворотной платформы 3, стрелы 4, рукояти 5 с захватно-срезающим устройством 6, коникового устройства 7, двух гидроцилиндров 8, установленных на стреле 4, одного гидроцилиндра 9 на рукояти, одного гидроцилиндра 10 на захватно-срезающем устройстве, противовеса 11. Трехопорная выравнивающиеся платформа с опорно-поворотным устройством 2 состоит из жесткой опоры 12 с
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014
53
ЛЕСОСЕЧНЫЕ РАБОТЫ
И Потери производственной мощности из-за несовместимости трелевочных машин S Потери производственной мощности из-за несовместимости машин для обрезки сучьев S Потери производственной мощности из-за несовместимом™ погрузочных машин Д Суммарная величина потерь производственной мощности__________________________
Рис. 1 Анализ работы лесозаготовительных комплексов за три года
Рис. 2. Валочно-пакетирующая трелевочная машина с трехопорной выравнивающейся платформой
шаровым пальцем внизу на конце, внутри которой находится поплавковый датчик уклона 13 с тремя контактами - передним 14, правым 15, левым 16 - имеющими возможность подавать сигнал к работе двух гидроцилиндров 17 и 18. Машина работает следующим образом: заходит на пасеку задним ходом, в режиме валки-пакетирования стрела 4 и рукоять 5 находятся позади кабины, рукоять 5 с захватносрезающим устройством 6 наводится на деревья с использованием поворотной платформы 3, спиливает их и укладывает в кониковое устройство. Таким образом формируется пачка,
после чего выполняется фиксация рукояти 5 с захватно-срезающим устройством 6 впереди машины. Начинается работа машины в режиме трелевки к погрузочному пункту. Г идроци-линдры 8, 9, 10 обеспечивают работу соответственно стрелы, рукояти, захватно-срезающего устройства. Трехопорная выравнивающаяся платформа с опорно-поворотным устройством 2 и жесткой опорой 12 на конце с шаровым пальцем и поплавковым датчиком уклона 13 с тремя контактами, подающими сигнал к работе двух гидроцилиндров 17, 18, обеспечивает свое выравнивание. При наклоне машины
54
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014
ЛЕСОСЕЧНЫЕ РАБОТЫ
назад и срабатывании контакта 14 выдвигаются одновременно штоки гидроцилиндров 17, 18, при срабатывании контактов 14 и 15 выдвигается шток гидроцилиндра 18, при срабатывании контакта 15 втягивается шток гидроцилиндра 17, если срабатывают контакты 15 и 16, втягиваются одновременно штоки гидроцилиндров 17 и 18, срабатывает контакт 16, втягивается шток гидроцилиндра 18, если срабатывают контакты 16 и 14, выдвигаются шток гидроцилиндра 17, тем самым обеспечивается вертикальная ориентация трехопорной выравнивающейся платформы с опорно-поворотным устройством 2, при этом контакты 14, 15, 16 разомкнуты. Полезная модель может применяться при выполнении сплошных рубок и выборочных рубок, позволяет выполнять валку, пакетирование, трелевку на склонах, а при использовании сменного навесного оборудования на стреле может выполнять весь комплекс лесосечных и лесохозяйственных работ. Предлагаемые модели могут обеспечивать исполнение всего комплекса работ при выполнении рубок главного пользования, рубок ухода и лесохозяйственных работ. Для увеличения производительности и эффективности применения предложенных универсальных лесозаготовительных машин технологический процесс может быть дополнен специальными машинами для раскряжевки хлыстов или применением сменного навесного оборудования.
Сегодня лесопромышленному комплексу необходимы высокопроизводительные, надежные отечественные лесозаготовительные машины, не уступающие зарубежным аналогам, однако более дешевые и доступные. В перспективе важное значение будет иметь развитие лесного машиностроения. Анализ
российского лесного машиностроения дает основание утверждать, что лесопромышленный комплекс обладает достаточным потенциалом для полного обеспечения потребностей в машиностроительной продукции, в том числе и по мировым стандартам. Благодаря навесным быстросменным узлам предлагаемые машины можно использовать на всех этапах заготовки древесины, начиная со строительства дорог до погрузки леса на подвижной состав, при проведении рубок: строительство - экскаватор; сводка мелких деревьев и кустарников при содействии возобновлению - кусторез; валка, обрезка сучьев и раскряжевка - процессор; погрузка леса в хлыстах и сортиментах - погрузчик. Универсальность машин позволит применять их при выполнении сплошных рубок и рубок промежуточного пользования, а при использовании сменного навесного оборудования на рукояти машины могут эффективно выполнять весь комплекс лесосечных и лесохозяйственных работ.
Библиографический список
1. Сухих, А.Н. Машины для эффективной и неистощительной заготовки леса / А.Н. Сухих, С.М. Сы-ромаха // Системы. Методы. Технологии. - 2013. - № 1(17).- С. 95-98.
2. Пат. № 2388214Россия, МПКА 01G23/081 Валочно-пакетирующая трелевочная машина с универсальным технологическим оборудованием / П.М. Огар, А.М. Долотов, Е.М. Рунова, А.Н. Сухих; заявитель и патентообладатель БрГУ- № 2008148408/12; за-явл. 08.12.2008, опубл. 10.05.2010. Бюлл. № 13.
3. Пат. на пол. мод. № 121992 Россия, МПК А0Ш23/081 Валочно-пакетирующая трелевочная машина с трехопорной выравнивающейся платформой / А.Н. Сухих, С.М. Сыромаха; заявитель и патентообладатель БрГУ- № 2009113311/22; заявл. 10.04.2012, опубл. 20.11.2012. Бюлл. № 32, 2с.
MODERN ASPECTS OF EFFICIENCY HARVESTING TECHNOLOGY
Sukhih A.N. (Bratsk state university), Runova E.M. (Bratsk state university), Smehov S.N. (MSFU)
cyxux2005@mail.ru, runova@rambler.ru Bratsk state university, Russia, 665709 Bratsk, Makarenko, 40 Moscow State Forest University (MSFU), 1st Institutskaya st., 1, 141005, Mytischi, Moscow region, Russia
The timber production defines the requirements deriving by the modern science to create a highly efficient and productive governmental harvesting machines must comply with the conditions of exploitation and efficient harvesting technology offorest resources. In this article are presented feeling-piling on the base chassis, they are offered machines skidding on the base chassis, they are offered to be used for a complex cutting works, they can carry out feeling, piling, skidding and at use of the cutting hinged equipment all volume of cutting works. The listed models are universal and
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014
55
ЛЕСОСЕЧНЫЕ РАБОТЫ
intended for the feeling and skidding woods, the using on them of the replaceable hinged equipment will allow to carry out all volume cutting works with demanded efficiency and will give the chance perfection of technological process modern Timber Industry Complex. The using universal cars with the various hinged equipment instead of systems of cars, applying on timber cuttings, will solve an incompatibility problem on productivity at work of cars in timbers complexes, will reduce the cost of fixed capital and an expense for their maintenance service. There fore intensive forest exploitation taking into account the complex innovative approach by the author, on the basis of universal cars, will allow to improve work of timber enterprises and c timber industry complex.
Keywords: technology, a universal cut wood machines, technique, modes of work, the effectiveness of
References
1. Sukhikh, A.N. Mashiny dlya effektivnoy i neistoshchitelnoy zagotovki lesa [Machines for effective and sustainable harvesting]. Sistemy. Metody. Tekhnologii. 2013. № 1(17). pp. 95-98.
2. Ogar P.M., Dolotov A.M., Runova Ye.M., Sukhikh A.N. Pat. № 2388214 Rossiya, MPK A01G 23/081 Valochno-paketiruyushchaya trelevochnaya mashina s universalnym tekhnologicheskim oborudovaniyem [Feller-buncher skidder with universal technological equipment]. BrGU. № 2008148408/12; 08.12.2008, publ. 10.05.2010. Byull. № 13.
3. Sukhikh A.N., Syromakha S.M. Pat. № 121992 Rossiya, MPK A01G23/081 Valochno-paketiruyushchaya trelevochnaya mashina s trekh opornoy vyravnivayushcheysya platformoy [Feller-buncher skidder with three reference platform aligns]. BrGU. № 2009113311/22; 10.04.2012, publ. 20.11.2012. Byull. № 32, 2s.
СОВРЕМЕННЫЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
для пакетирования лесосечных отходов и тонкомерной древесины
А.В. МАТРОСОВ, доц. каф. технологии и оборудования лесопромышленного производства МГУЛ, канд. техн. наук
М.А. БЫКОВСКИИ, доц. каф. технологии и оборудования лесопромышленного производства МгУЛ, канд. техн. наук
matrosov@mgul.ac.ru; bykovskiy@mgul.ac.ru ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса» 141005, Московская обл., г. Мытищи-5, ул. 1-я Институтская, д. 1, МГУЛ
В статье приведен обзор современных технологий пакетирования и машин для лесосечных отходов с целью энергетического использования древесной биомассы. Рассмотрена особенность применения пакетирующих установок для лесосечных отходов и их основные характеристики.
Ключевые слова: сортиментная технология, сортименты, щепа, производительность, сбор биомассы, лесосечные отходы.
Технологии производства топливной щепы имеют много вариантов, выбор которых зависит от местных условий, наличия оборудования, характеристик древесной биомассы, используемой для энергетических нужд. В зависимости от того, где производится топливная щепа, все технологии классифицируются на группы [1, 2].
1. Технология производства щепы на лесосеке (Terrain chipping).
Измельчение древесной биомассы в щепу происходит непосредственно на делянке.
2. Технология производства щепы в месте примыкания к дороге на погрузочной
площадке (придорожном складе) (Roadside chipping).
Древесная биомасса трелюется с делянки на придорожный склад, где она измельчается в щепу.
3. Технология производства щепы на терминале (Terminal chipping).
При измельчении на терминале древесная биомасса транспортируется на терминал, где происходит ее измельчение в щепу.
4. Технология производства щепы у потребителя (Chipping at plant) (forest chip raw materials (loose or bundled)). Древесная биомасса навалом или прессованная в пакеты доставляется до потребителя, где происходит ее измельчение.
56
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014
