CC BY
26
НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ. ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС
СОВРЕМЕННЫЕ АСПЕКТЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ЛЕСОЗАГОТОВОК
А.Н. СУХИХ, доц. каф. лесоинженерного дела Братского ГУ, канд. техн. наук
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. Сегодня 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. Весьма актуальной 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. Многочисленные перемещения связаны с большими трудозатратами в технологическом процессе, в нем участвует до четырех и более машин различного назначения.
Поэтому автором предлагаются методики оценки использования, оптимизации параметров, режимов работы лесозаготовительных машин и технологий лесозаготовок. Необходимо изменить сложившуюся практику оценки состояния эффективности тех-
cyxux2005@mail.ru нологии лесозаготовок и самой организации производства [1]. Решение данной задачи позволит получить применяемая методика оценки, где коэффициент использования Ки по отдельным по назначению группам машин и оборудования за определенный период времени (месяц, квартал, год) представляет собой отношение числа машино-дней в работе МД к числу машино-дней пребывания машин и оборудования в хозяйстве
К = МДэ /МДсп.(1)
Для реализации объективной оценки предлагается изменить сложившуюся методику. Известная зависимость (1) примет следующий вид, уравнение (2)
К = ММДЭ / 24МДсп.,(1) где Nc - продолжительность работы машины в течение суток;
24 - количество часов в сутках.
Авторская методика (2) позволит на начальном этапе проектирования выстроить эффективную организацию производственного процесса и даст действительную оценку использования машин. По данным существующей и предложенной методики получены коэффициенты использования Ки за год лесозаготовительных машин для трех различных предприятий. Наглядно видна возможность эффективной эксплуатации лесозаготовитель-
м
S
0,8
Ё
(D
S
я
S
■е
■е
0,6
0,4
0,2
0
■ Сущ. методика
■ Факт. результ., получ с ипольз. предл. методики
Предприятия
Рис. 1. Значения коэффициента использования календарного времени на примере трех лесозаготовительных машин различных предприятий
158
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
К 90-ЛЕТИЮ СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО»
Таблица 1
Данные фактических параметров работы машин на экспериментальных предприятиях с применением предлагаемого коэффициента использования календарного времени
Показатели Значения показателей
Годы эксплуатации 4 5 6 7 8 9
Факт. эффект. фонд времени, день 137 132 120 125 118 105
Сменность 1 1 1 1 1 1
Продолжительность смены 7 7 7 7 7 7
Возможное к использованию время, час 24 24 24 24 24 24
Календарный фонд времени 365 366 365 365 365 366
Данные расчета с применением предлагаемого коэффициента использования календарного времени 0,109 0,105 0,095 0,099 0,094 0,055
Таблица 2
Данные расчета с применением предлагаемого коэффициента использования календарного времени
Показатели Значения показателей
Годы эксплуатации 1 2 3 4 5
Факт. эффективный фонд времени, день 179 151 130 110 91
Сменность 2 2 2 2 2
Продолжительность смены 7 7 7 7 7
Возможное к использованию время, час 24 24 24 24 24
Календарный фонд 366 365 365 365 366
Данные расчета с применением предлагаемого коэффициента использования календарного времени 0,285 0,241 0,207 0,175 0,145
2
3
4
5
6
7
8
10
Продолжительность периода эсплуатации машин, год
—♦— машина, работающая в одну смену —■— машина, работающая в две смены
Рис. 2. График зависимости коэффициента использования календарного времени от коэффициента сменности за срок эксплуатации
1
9
ных машин на примере третьего предприятия, использующего двухсменный режим работы и 11-часовой рабочий день при соответствующих организационных изменениях. Полученные результаты представлены на рис. 1. По результатам работы за год предложенная методика дает более точную, действительную оценку использования машин, позволяя на начальном этапе выстроить эффективные параметры и режимы производственного процесса. Полученные данные работы лесозаготовительных машин, действующих пред-
приятий Братского и Усть-Илимского районов, предполагают возможность изменения сложившихся на предприятиях режимов работы лесозаготовительных машин и технологии производства. Необходимо отказаться от эксплуатации машин, выработавших ресурс. При этом нужна интенсификация использования машин на производствах.
Полученные результаты в полной мере отражают методы организации производства, применяемые на исследуемых предприятиях. С учетом перечисленного и результатов
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
159
НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ. ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС
—♦— машина, работающая в одну смену —1■— машина, работающая в две смены —±— предложенный трехсменный режим работы
Рис. 3. График зависимости коэффициента использования календарного времени от коэффициента сменности за период эксплуатации с учетом изменений режима работы
выполненных наблюдений и обработки исследуемых данных фактических параметров работы машин на экспериментальных предприятиях с применением предлагаемого коэффициента календарного времени становятся очевидными недостатки в существующем использовании машин. Наглядные примеры в табл. 1, 2 и графиках, рис. 2, 3.
Для наглядности примера выбрана вторая машина, используемая за период эксплуатации в две смены, табл. 2.
На графике совмещенных показателей двух машин, эксплуатируемых в различных режимах, видно относительно успешное использование машин при двухсменном режиме работы.
Полученные результаты дают возможность выбора направлений и способов оптимизации параметров и режимов работы лесозаготовительных машин. Их применение позволяет приблизить коэффициент использования к 0,4, применительно к фактическим режимам работы, рис. 3. Интенсификация использования лесозаготовительных машин повышает коэффициент использования календарного времени в 3-4 раза, рис. 3. Необходимо учитывать полученные результаты в последующем принятии режимов работы при использовании предлагаемых машин. Кардинально решить поставленную задачу оптимизации параметров лесозаготовительных машин позволит разработка моделей универсальных лесозаготовительных машин, отечественный опыт разработки которых положительно себя зарекомендовал. Это даст преимущества при решении проблемы
сопоставимости машин по производительности, а также решит проблемы при малообъемных лесозаготовках, когда неэффективно применение высокопроизводительных комплексов. Предлагаемая автором методика и технология лесосечных работ позволяет установить оптимальные режимы работы универсальных лесозаготовительных машин при выполнении всего комплекса работ на лесосеке.
Полученные данные отражают эффективность разработанной методики, а применение универсальных лесозаготовительных машин с использованием в качестве базы специальных шасси энергонасыщенных тракторов повышенной проходимости и более мощного и надежного гидропривода современных систем управления позволят сократить продолжительность выполнения операций и значительно повысить эффективность лесозаготовок. Авторам для выполнения лесосечных работ предложены валочно-пакетирующая трелевочная машина с универсальным технологическим оборудованием патент на изобретение [2], полезная модель [3] патент № 85796, полезная модель патент № 87069 универсальной лесозаготовительной машины [4]. Полезная модель патент № 87069 универсальной лесозаготовительной машины [4] отличается компактностью, значительной возможностью увеличения вылета стрелы, сочетание арки и стрелы дает возможность применения навесного трелевочного оборудования, принятые конструктивные решения позволяют совмещать нескольких операций в одном навесном технологическом оборудовании, что дает
160
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
К 90-ЛЕТИЮ СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО»
возможность выполнять все операции при заготовке леса. Полезная модель поясняется рис. 4, где универсальное шасси 1, технологическое оборудование, установленное на поворотной платформе 2 с опорно-поворотным устройством 3.
Технологическое оборудование состоит из арки на двух опорах 4, коробчатой телескопической стрелы 5 с захватно-срезающим устройством 6, захвата 7. Два гидроцилиндра
8 установлено на стреле, два гидроцилиндра
9 на двухопорной арке, один гидроцилиндр
10 на захватно-срезающем устройстве, 11 лебедка. Предлагаемое оборудование может использоваться на универсальных шасси различных заводов. Машина работает следующим образом, в режиме валки пакетирования коробчатая телескопическая стрела 5 с захватно-срезающим устройством 6 наводится на деревья с использованием поворотной платформы 2, спиливает их, переносит и укладывает в пачку. После окончания цикла валки на одной стоянке машина продолжает двигаться задом по пасеке, обеспечивая создание необходимого числа пакетов для полной рейсовой нагрузки при трелевке, после чего выполняется складывание коробчатой телескопической стрелы 5 с захватно-срезающим устройством 6. Для трелевки освобождается захват 7 и начинается работа машины в режиме трелевки с набором пачек деревьев в направление к погрузочному пункту передом, с применением арки на двух опорах 4 на поворотной платформе 2, которая позволяет
объединять пачки для обеспечения полной рейсовой нагрузки. Опорно-поворотное устройство 3 предназначено для осуществления вращения поворотной платформы 2 с технологическим оборудованием относительно шасси и получения возможности маневрирования. Гидроцилиндры 8, 9, 10 обеспечивают работу соответственно арки на двух опорах, коробчатой телескопической стрелы, захватно-срезающего устройства, лебедка 11 обеспечивает удержание пачки. Универсальность машин позволит применять их при выполнении сплошных рубок и в рубках промежуточного пользования, а при использовании сменного навесного оборудования на рукояти машины могут выполнять весь комплекс лесосечных и лесохозяйственных работ. Благодаря навесным быстросменным узлам 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.
Предложенные методики позволили установить, что коэффициент использования календарного времени повышает точность оценки от 9 до 29 %. Поэтому в целом разработанное оборудование и предлагаемые методики позволят решать проблему оптимизации технологического процесса лесоза-
ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 1/2013
161
