CC BY
61
УДК 630*377 ВД. Валяжонков, В.Н. Иващенко, М.И. Юхнин
ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АГРЕГАТА В ПРОЦЕССЕ СОЗДАНИЯ ПОСАДОЧНЫХ МЕСТ
ПРИ ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИИ НА ВЫРУБКАХ
В статье дается обоснование целесообразности производить оценку качества работы лесохозяйственных агрегатов с помощью показателей агротехнической приспособляемости.
Ключевые слова: лесовосстановление, машинно-тракторный агрегат, комплектование, качество работы, показатели, критерии оценки.
V.D. Valyazhonkov, V.N. Ivashchenko, M.I. Yukhnin
DEVICE WORKING PROPERTY ESTIMATION IN THE PROCESS OF PLANTING SPOT CREATION WHEN
REFORESTING THE LOGGED AREA
Substantiation of appropriateness to estimate the forestry device functional efficiency by means of agro-technical adaptability indicators is given in the article.
Key words: reforestation, machine-tractor unit, completing units of machine, functional efficiency, indicators, estimation criteria.
В настоящее время значительные затруднения при выборе наилучшего варианта орудия, трактора и в целом агрегата вызывает отсутствие показателей, которые давали бы обобщенную оценку качества работы машинно-тракторного агрегата (МТА) и его составляющих. Кроме того, отсутствие обобщенных показателей не дает четкого представления о влиянии качества работы на технико-экономическую эффективность выполнения технологического процесса. В данной работе сделана попытка установить критерии оценки технологических свойств МТА в процессе создания посадочных мест при лесовосстановлении на вырубках с помощью методов математической статистики.
Рассмотрим решение этой задачи на примере работы агрегата, создающего посадочные места под лесные культуры лунками. Данная технология и ее техническое обеспечение выполнены под руководством профессора А.М. Цыпука [1]. В целом о качестве выполненного прохода МТА на гоне можно судить по качеству выполнения его отдельных отрезков. Это отрезки, на которых выполнены лунки хорошего качества Хр, отрезки с лунками, требующими незначительной правки, но пригодными к использованию (удовлетворительное качество) Уд, отрезки с несформированными лунками и с лунками, не пригодными для дальнейшего использования (плохое качество) Пл. Остальные отрезки являются пропусками без лунок Прп, появившимися вследствие внутригоновых переездов.
Таким образом, распределение длины прохода по гону МТА Lпр по качеству выполненной работы можно представить в виде уравнения
Lпр = Хр + Уд + Пл + Прп. (1)
Отрезки хорошего и удовлетворительного качества представляют собой полезную длину прохода Пол, которая пригодна для использования под создание культур
Пол = 1хр + Уд .
Для достижения высокого качества необходимо, чтобы
Пол ^ и1р , или Пол / Lпр ^ 1.
При допущении, что работа выполняется в конкретных условиях и агрегатом управляет достаточно опытный оператор, качество работы будет находиться в прямой зависимости от способности выбранного
МТА к обеспечению агротехнических требований. Исходя из этого, отношение Пол / LПр будет оценивать ка-
чество работы агрегата, то есть оно представляет собой коэффициент агротехнической приспособляемости агрегата Кла-
Клг = Пол / Lпр. (2)
Сумма трех первых членов уравнения (1) отражает длину выполненной технологической операции То, а также длину рабочего хода МТА Рх-
1рХ = 1тО = Хр + Уд + Пл = Пол + Пл.
Выполнение технологической операции производится орудием агрегата. Следовательно, действительная (эффективная) длина рабочего хода будет характеризовать агротехническую приспособляемость
данного орудия, которую представим коэффициентом Кор-
Кор = Пол / Рх. (3)
Длина Рх полностью зависит от проходимости трактора по вырубке. При выполнении технологической операции эффективная длина рабочего хода будет характеризовать агротехническую приспособляемость трактора, которую отразим коэффициентом КТр-
Ктр = 1рх / Lпр. (4)
Коэффициенты Кор, Ктр, Клг являются обобщенными показателями качества работы МТА и его составляющих. Они имеют между собой следующую взаимосвязь:
Клг = Кор Ктр = Пол / Рх • Рх / ^р = Пол / ^р.
Коэффициенты агротехнической приспособляемости орудия, трактора и агрегата могут использоваться при сравнительной оценке различных вариантов комплектования МТА. Кроме того, коэффициент Клг может применяться в роли главного критерия оценки качества - показателя агротехнической пригодности выполняемой работы.
Данный методический подход является универсальным. Он может быть применен к оценке различных технологий лесовосстановления. Представляет большой практический интерес определение значений данных показателей для наиболее распространенных лесохозяйственных МТА при работе в характерных природно-производственных условиях.
С помощью приведенных показателей была проведена оценка качества работы комплексного МТА для полосной расчистки вырубок с одновременным созданием посадочных лунок, составленного на базе трактора ЛХТ-55А [2], толкающего клина ТК-1,2 [3] и лункообразующей машины Л-2У [4]. Качества работы агрегата проверялось на двух участках. Они наиболее полно представляют лесокультурные площади Карелии.
Лесохозяйственный трактор ЛХТ-55А класса тяги 30кН оборудован фронтальным и задним навесными устройствами и задним ВОМ. Ходовая часть трактора имеет балансирную подвеску с катками большого диаметра. Днище его рамы представляет собой гладкую бронированную поверхность.
Клин ТК-1,2 фронтально навешивается на трактор и предназначен для полосной расчистки вырубок от порубочных остатков, пней диаметром до 15 см и валежа с целью снижения их отрицательного воздействия на качество создаваемых лунок. Он имеет ширину захвата 1,2 м. Орудие может также применяться и на подготовке почвы. Клин имеет пассивные рабочие органы и представляет собой мощную сварную конструкцию, что ему обеспечивает высокую надежность при работе на вырубках.
Лункообразующая машина Л-2У навешивается на трактор с помощью заднего навесного устройства. Она предназначена для двухрядного строчного приготовления посадочных лунок под ручную посадку сеянцев и саженцев с открытой и закрытой корневой системой. Образование лунок выполняется по подобию работы меча Колесова с созданием лунок по форме и объему практически аналогичным мечу. Рабочие органы машины приводятся в действие валом отбора мощности с помощью качающихся рычагов. Длина, ширина и высота машины составляет соответственно не более 2400, 2250 и 1800 мм. Шаг подготовки лунок в ряду
0,88...1,18 м при работе трактора без ходоуменьшителя и 0,43...1,18 м - с ходоуменьшителем.
Для определения оценки приспособляемости агрегата ЛХТ-55А+ТК-1,2+Л-2У и его составляющих к агротехнике создания посадочных мест были проведены экспериментальные наблюдения. Они проводились на вырубках Урососзерского лесничества Сегежского лесхоза, которые по своим природнопроизводственным условиям являются характерными для Республики Карелии.
Вырубки имеют слегка всхолмленный рельеф, который на многих участках представлен сложной мик-ро- и мезоизменчивостью поверхности (рвы глубиной 0,4.. .0,8 м и длиной до 5,0 м, ямы глубиной до 1,0 м и диметром 0,8.2,5 м). Основой лесорастительных условий являются сосняки-брусничники. Давность рубки
1.3 года. Среднее количество пней на вырубках 650 . 850 шт/га. По механическому составу лесокультурные площади имеют в основном свежие супесчаные почвы со слабой степенью задернения и влажностью
15.25 %. Каменистость вырубок характеризуется наличием валунов 400 шт/га и камней диаметром менее 20 см - 950 шт/га.
Объем порубочных остатков и валежа колеблется от 6 до 12 м3/га. Сосновый жизнеспособный подрост составляет 1100 шт/га. Его высота до 40 см. Оставлены обсеменительные куртины с 8.10 деревьями.
В процессе наблюдений особое внимание уделялось замерам отрезков гона /хр, Уд, Пл, lпрп, /Пол, /Рх и 1пр. Их математическое ожидание т(х), изменчивость Ох и вероятность появления Р(х) представлены в таблице.
При работе агрегата наблюдались частые его отклонения от прямолинейности движения. Колебания были вызваны необходимостью преодоления единичных препятствий, обхода их и куртин подроста, а также совершения сдвигов в сторону порубочных остатков, мелких пней и небольших валунов. Максимальная амплитуда колебаний достигала 2,5...3,0 м. В результате общая длина прохода агрегата по гону заметно превышала длину гона и. На участке 1 данное превышение составило 22,1 м и на участке 2, имеющем более жесткие условия, оно увеличилось до 29,5 м.
Характеристика качества работы комплексного агрегата ЛХТ-55А+ТК-1,2+Л-2У
Показатель Значение
Участок 1: N = 600 шт/га, V = 8,0 м3/га Участок 2: N = 800 шт/га, V = 12,0 м3/га
т(Х), м ох, м Р(Х) т(Х), м ох, м Р(Х)
ІХр 231,2 48,8 0,774 208,8 49,3 0,701
ІУд 19,7 3,9 0,066 21,4 4,7 0,072
ІПл 39,1 10,4 0,131 48,9 14,7 0,164
Прп 8,7 2,2 0,029 18,8 5,3 0,063
Нол 250,9 52,7 0,84 230,3 54,0 0,773
ІРХ 290,0 63,1 0,971 279,1 59,3 0,937
РР 298,7 15,5 1,0 297,9 13,7 1,0
и 276,6 14,4 - 268,4 11,0 -
Примечание: N - количество пней, V - объем порубочных остатков.
Вероятность появления отрезков хорошего качества Р(ххр) при проходе агрегата по гону на участках 1 и 2 составила соответственно 0,774 и 0,701. Снижение длины отрезков /хр на участке 2 на 7,3 % вызвано повышенной жесткостью его условий. Полученные значения вероятностей работы агрегата с хорошим качеством указывают на его положительные свойства по созданию посадочных мест под лесные культуры лунками.
В то же время с учетом отрезков удовлетворительного качества вероятность появления отрезков полезной протяженности Р(хПол) под лесные культуры достигает в первом случае до 84,0 % и во втором - до
77,3 %. Образование лунок удовлетворительного качества вызвано прежде всего частичным осыпанием почвы. Их правка не представляет сложности.
Однако сумма отрезков работы агрегата с плохим качеством /Пл и пропусками /Прп, связанными с переездами, составляют значительную длину его пути движения. На участке 1 она равна 16,0 %, а на участке 2 - 22,7 %.
Работа плохого качества представляет собой отрезки пути агрегата с несформированными лунками. Причинами этого является попадание рабочих органов машины в корни, камни и порубочные остатки. В результате прямых попаданий рабочих органов в них образование лунок не происходило. При частичном попадании, в большинстве случаев, лунки по своим параметрам не соответствовали агротехническим требованиям.
Передвижения агрегата внутри гонов с поднятой машиной Л-2У в транспортное положение были вызваны: объездами куртин подроста, пней и отдельных валунов; переездами, в ряде случаев, через пни; маневрами по сдвиганию порубочных остатков, мелких пней и небольших валунов в сторону от гона, иногда с использованием заднего хода; преодолением рвов.
С помощью выражений (2)-(4) и данных таблицы были установлены значения обобщающих показателей качества работы агрегата и его составляющих для характерных условий искусственного лесовосстановления:
- коэффициент агротехнической приспособляемости лункообразующей машины Л-2У, математическое ожидание которого составило т(Кор) = 0,865 на участке 1 и 0,825 на участке 2;
- коэффициент агротехнической приспособляемости трактора ЛХТ-55А т(КТр) = 0,971 на участке 1 и
0,937 на участке 2;
- коэффициент агротехнической приспособляемости агрегата ЛХТ-55А +ТК-1,2+Л-2У т(Клг) = 0,84 на участке 1 и 0,773 на участке 2.
В заключение следует отметить:
- приведенные обобщенные показатели качества работы МТА Кд3, Кор и Ктр наиболее объективно оценивают приспособляемость агрегата и его составляющих к агротехнике выполняемых работ;
- разработанная методика определения показателей Каз, Кор и Ктр дает обоснованное представление о характере качественной стороны работы лесохозяйственного МТА;
- полученные данные свидетельствуют о хорошем качестве работы агрегата ЛХТ-55А+ТК-1,2+Л-2У в характерных условиях лесокультурных площадей Карелии.
Литература
1. Цыпук А.М. Повышение эффективности лесовосстановительных работ ресурсосберегающей технологией: автреф. дис. ... д-ра техн. наук. - СПб.: Изд-во СПбГЛТА, 1996. - 37 с.
2. Трелевочный трактор ТДТ-55А и его модификации: учеб. пособие / О.В. Федосеев, В.И. Гофман, Е.М. Крашенинников [и др.]. - М.: Лесн. пром-сть, 1981. - 296 с.
3. Толкатель клиновидный ТК-1,2: Паспорт и инструкция по эксплуатации / Петрозаводский РМЗ. - Петрозаводск, 1985. - 7 с.
4. Инструкция по комплексной технологии лесовосстановления (посадка леса, посев, содействие естественному возобновлению) с использованием лункообразователя Л-2У. - Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2005. - 22 с.
---------♦-----------
УДК 621.547:631.3 И.В. Паневин
О ПОВЫШЕНИИ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕ М ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА
Предложен способ разрушения прочных спрессованных структур сыпучего материала в транспортном трубопроводе, дающий возможность ликвидировать завалы без демонтажа трубопровода.
Ключевые слова: сыпучий материал, пневматическое транспортирование, запорное устройство, надежность системы.
I.V. Panevin
ON PNEUMATIC TRANSPORT SYSTEM RELIABILITY INCREASE
The way to destruct the strong pressed structures of granular material in transport pipeline, giving the chance to liquidate blockages without pipeline dismantling is offered.
Key words: granular material, pneumatic transportation, lock-up device, system reliability.
На основе опыта эксплуатации пневмотранспортных установок выработалось устойчивое мнение, что после случайного или преднамеренного прекращения процесса транспортирования последующее его возобновление невозможно без приведения всей системы в исходное состояние.
Существование подобного мнения объясняется тем, что прекращение процесса транспортирования сопровождается образованием в трубопроводе устойчивой пробки из транспортируемого материала. При этом известно, что процесс увеличения пробки во времени идет дискретно, и конечная длина ее определяется свойствами материала, диаметром трубопровода и рабочим давлением в системе [2; 3].
Очевидно, что для окончательно установившейся длины пробки существует равновесие сил. С одной стороны, это силы, определяемые фильтрацией газа через пробку материала, с другой - силы, определяемые прочностью сводовых структур уплотненного материала. Если в начале пробки длиной I давление Р1, а в конце Ро и Р1 > Р0, то разрушение пробки может происходить только со стороны давления Ро. При этом критической величиной будет являться допускаемый градиент давления [дР/дх] на конце пробки [1].
Для нахождения градиента давления на конце пробки воспользуемся уравнением неустановившейся фильтрации газа, приняв для упрощения коэффициент о/е (где о - константа фильтрации [м4/(Н-с)1, е - пористость материала) постоянным по длине:
