К вопросу об исследовании свойств хворостяного настила на волоках при проходах трелевочного трактора

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

различные методы прогнозирования спроса на лесопродукцию. В современных исследованиях производственных процессов обработки древесного сырья для прогнозирования изменений на рынке лесопродукции возможно применение методов нейрокомпьютерного программирования [8], что позволяет синхронизировать объемы заказов на лесопродукцию (спроса) и объемы ее выпуска (рис. 3).

В цехах с гибким лесообрабатывающим процессом при многономенклатурном производстве снижение спроса на один вид лесопродукции компенсируется увеличением выпуска продукции другого наименования (рис. 4), что дает возможность максимально загрузить применяемое оборудование и учитывать как изменения в составе обрабатываемого древесного сырья, так и изменения на рынке лесопродукции. Таким образом, гибкие лесообрабатывающие процессы позволяют оперативно реагировать на изменения условий их функционирования и синхронизировать объемы выпуска лесопродукции и ее спрос на рынке.

Таким образом, гибкие лесообрабатывающие процессы цехов лесозаготовительных предприятий обеспечивают максимальную загрузку применяемого оборудования за счет возможности обработки в общих потоках различных по назначению лесоматериалов на различную лесопродукцию, что позволяет оперативно учитывать изменения состава обрабатываемого древесного сырья и его размерно-качественные параметры вследствие

колебаний таксационных характеристик разрабатываемых лесосек и объемов лесозаготовок. Кроме того, гибкие лесообрабатывающие процессы цехов позволяют оперативно реагировать на изменения спроса на лесопродукцию, что положительно сказывается на экономических показателях работы всего лесозаготовительного предприятия.

Библиографический список

1. Блехерман, М.Х. Гибкие производственные системы / М.Х. Блехерман // Организационно-экономические аспекты. - М.: Экономика, 1988. - 221 с.

2. Вильке, Г.А. Автоматизация производственных процессов лесопромышленных предприятий / Г. А. Вильке. - М.: Лесная пром-сть, 1972. - 416 с

3. Фергин, В.Р. Гибкая технология раскроя пиловочного сырья / В.Р. Фергин // Деревообрабатывающая пром-сть, 1996 - № 5. - C. 5-7

4. Камусин, А.А. Управление лесоскладскими процессами предприятий с рейдами приплава : ав-тореф. дисс. д-р техн. наук / А.А. Камусин. - М., 1998. - 42 с.

5. Редькин, А.К. Основы моделирования и оптимизации процессов лесозаготовок : учебник для вузов / А.К. Редькин. - М.: Лесная пром-сть, 1988. - 256 с.

6. Шадрин, А.А. Комбинированные лесообрабатывающие цехи лесозаготовительных предприятий: Монография / А.А. Шадрин. - М.: МГУЛ, 2006. - 160 с.

7. Кожухов, Н.И. Основы управления в лесном хозяйстве и лесной промышленности: Учеб. для вузов / Н.И. Кожухов. - М.: Лесная пром-сть, 1984. - 232 с.

8. Белозеров, И.Д. Теоретическая основа для нейрокомпьютерной оптимизации производственной программы лесопильного предприятия / И.Д. Белозеров, П.П. Кибяков, А.А. Пижурин // Деревообрабатывающая пром-сть. - 2000. - № 4. - С. 14-16.

К ВОПРОСУ ОБ ИССЛЕДОВАНИИ СВОЙСТВ ХВОРОСТЯНОГО

настила на волоках при проходах трелевочного трактора

М.А. ПИСКУНОВ, ст. преподаватель каф. технологии и оборудования лесного комплекса ПетрГУ, канд. техн. наук

Улучшение работы трелевочных тракторов в процессе заготовки древесины при движении по грунтам с низкой несущей способностью достигается укреплением волоков лесосечными отходами (сучьями, вершинами и т. д.). В этом случае, по данным работы [1], проходимость тракторов обеспечивается при числе проходов по одному следу в 2-3 раза большем по сравнению с числом проходов по волокам,

piskunov_mp@list.ru которые не укреплены отходами. Но лесосечные отходы также являются ценным вторичным сырьем для промышленной переработки, поэтому при рассмотрении вопросов, связанных с рациональным использованием лесосечных отходов, необходимо стремиться использовать минимальное количество отходов в качестве материала для укрепления волоков, увеличивая тем самым объемы вторичного сырья.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2009

111

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Таблица 1

Количество отходов на исследуемых участках в начале эксперимента

Номер участка Количество отходов, кг Площадь волока, покрытая порцией отходов, м2 Количество отходов в пересчете на 1 м2 волока, кг Глубина колеи после 6 проходов, мм

1 0 0 0 300

2 4 0,25 16 170

3 8 0,3 24 100

4 12 0,4 30 50

Таблица 2

Основная схема эксперимента

Участок №3 Участок №4

Общее количество отходов, V кг Количество проходов, N Глубина колеи, H мм Общее количество отходов, V кг Количество проходов, N Глубина колеи, H мм

8 6 100 12 6 50

8 17 170 12 17 120

добавилась порция отходов весом 6 кг

14 31 200 18 31 130

14 40 18 40

добавилась порция отходов весом 2 кг добавилась порция отходов весом 4 кг

16 58 200 22 58 180

16 70 200 22 70 200

добавилась порция отходов весом 4 кг

20 84 210 26 84 200

20 100 220 26 100 220

волока от числа проходов трактора; б) количества отходов, укладываемых на участок волока для его укрепления, от числа проходов трактора

Для анализа защитных свойств сучьев, использующихся для укрепления волоков, был проведен эксперимент, в котором исследовался характер работы сучьев как защитного покрытия на волоках при многократных проходах трелевочного трактора. Определялось количество отходов, которого будет достаточно, чтобы обеспечить проходимость трелевочного трактора в течение всего цикла проходов. В процессе эксперимента также исследовалось образование колеи на укрепленных участках. На волоке были выбраны участки, на которых

формировалась хворостяная подушка. Почвенно-грунтовые условия характеризовались несущей способностью, равной 1,5 МПа, что соответствует 1 удару плотномера ДорНИИ [2]. По укрепленным участкам осуществлялись проходы трелевочного трактора ТДТ-55А, всего было сделано 100 проходов. Для первых проходов образование колеи на исследуемых участках сравнивалось с участком, на котором хворостяная подушка не была сформирована.

Хворостяная подушка формировалась таким образом, чтобы ее ширина превышала

112

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2009

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

ширину гусеницы трактора не более чем на 50 %, остальная часть волока оставалась неукрепленной. Проходы трактора осуществлялись только по укрепленным участкам, причем хворостяная подушка из лесосечных отходов формировалась не сразу, а отходы добавлялись после серии проходов, в зависимости от интенсивности образования колеи. Это осуществлялось с целью определения минимального количества отходов, которое требуется при формировании хворостяной подушки, чтобы обеспечить при этом работоспособность волока в течение всего цикла проходов. Первоначальные порции отходов для исследуемых участков представлены в табл. 1. Каждые порции отходов, которые добавлялись после серии проходов, предварительно взвешивались. В процессе исследований все время соблюдалось условие - глубина колеи на укрепленном волоке должна быть меньше половины клиренса машины. В экспериментах использовались отходы, уже какое-то время пролежавшие на лесосеке и находящиеся в полусухом состоянии.

После первых шести проходов дальнейшим исследованиям подвергались участки 3 и 4 (табл. 1). Значения глубины колеи после проходов и схема добавления отходов в хворостяную подушку представлены в табл. 2.

Влияние количества отходов на образование глубины колеи и схема добавления отходов в зависимости от проходов, совершенных трактором, а также сглаживающие кривые представлены на рис. 1.

Количество отходов, которое использовалось в представленных экспериментах, значительно меньше того, которое фактически используется на лесозаготовках для укрепления грунтов с такой же несущей способностью. В результате эксперимента подтвердилось влияние на интенсивность колееобразования общего количества отходов, которым укреплен волок. Увеличение количества отходов на волоке приводит к заметному снижению глубины колеи после первых шести проходов трактора, связь носит линейный характер (табл. 1).

Часто для укрепления волоков используется поперечный настил из тонкомерной или низкокачественной стволовой древесины. Как показали исследования, хворостяная подушка, сформированная из сучьев, выдер-

живает необходимое для заготовки древесины количество проходов, которое совершает трелевочный трактор, поэтому целесообразно поперечный настил заменять хворостяной подушкой из сучьев. Высвобождаемая таким образом древесина является дополнительным сырьем для производства древесно-стружечных плит или производства энергии.

При большом числе проходов на процесс образования колеи практически перестает влиять разница в количестве отходов, которое укладывалось на исследованные участки волока первоначально, до осуществления первой серии проходов трактора.

Так как пасечный волок представляет собой транспортный путь с разным числом проходов по длине, то волок следует укреплять в соответствии с распределением проходов по длине волока, на самом нагруженном участке укладывать большее количество отходов, на менее нагруженных участках - количество отходов снижать.

На основе полученных данных, предлагаемых в работе, представим пример распределения отходов по длине пасечного волока в соответствии с распределением проходов.

Рассмотрим распределение проходов по длине пасечного волока при следующих условиях: валка деревьев осуществляется бензопилами; разработка пасек без сохранения подроста с трелевкой хлыстов за вершину; ширина пасеки 45 м (ширина волока 5 м; ширина лент 10 м); длина участка набора пачки на волоке 25 м; на лентах 50 м при запасе леса 160 м3/га. Длина пасечного волока 150 м.

Для трелевки каждой пачки требуется два прохода. Ленты разрабатываются последовательно: сначала волок, затем, после трелевки хлыстов с волока, разрабатываются средние ленты, далее - крайние.

Результирующее распределение проходов будет складываться из распределений проходов, образующихся в процессе трелевки хлыстов с лент. Основные принципы построения распределений проходов представлены в работе [3]. Вид распределения проходов представлен на рис. 2, а.

Рассчитаем количество отходов, которое требуется для укрепления волоков на основе результатов, полученных в ходе эксперимента.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2009

113

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

результирующее распределение проходов по длине пасечного волока

25 м

50 м 150 м

1 прохода

22 прохода 0 проходов

25 м 5( ) м 150 м

о я

о О

ЕГ Ч a U

Я £ Я О

<и> 10

а

а

я

о Я

я _

^ Ю £ й

н &

В- со

й В

& Он

о я Он о

Рис. 2. Распределение проходов и лесосечных отходов по длине волока

Расчет произведем для данных участка №4, так как из-за большего количества отходов на волоке в начале эксперимента в диапазоне проходов 10 - 36 глубина колеи для этого участка наименьшая из всех исследованных участков. В соответствии с распределением проходов определяем c помощью регрессионной зависимости количество отходов, которое необходимо положить на участки волока: для 10 проходов - 19 кг/м2; для 12 - 23 кг/м2; для 22 - 34 кг/м2; для 24 - 36 кг/м2; для 34 - 43 кг/м2; для 36 - 44 кг/м2 (масса отходов в эксперименте соответствует массе сучьев, находящихся в полусухом состоянии). Эскиз распределения лесосечных отходов по длине волока в относительных величинах представлен на рис. 2, б.

В соответствии с исследованиями ЦНИИМЭ, ВНИПИЭИлеспром, количество отходов в виде сучьев, ветвей, вершин составляет 14 % от вывезенной древесины. Для рассматриваемых в данной работе условий количество сучьев при запасе леса 160 м3/га составляет 22,4 м3/га. На участке лесосеки, который ограничен длиной пасечного волока и шириной пасеки (150 х 45 м), количество лесосечных отходов - 15 м3. Общее количество отходов, которое требуется для укрепления всей длины пасечного волока в местах прохода гусениц трактора, составляет 5,9 м3 (9,9 т). Если в рассматриваемом примере формиро-

вать хворостяную подушку в соответствии с распределением проходов, то 40 % отходов достаточно для обеспечения проходимости трактора на пасечном волоке.

Если предложенные в данной работе положения рассмотреть для сортиментной технологии, когда валка, обрезка сучьев, раскряжевка осуществляется ручными бензопилами, то тезис о том, что все сучья необходимо стаскивать на волок с целью его укрепления, актуален только для участков волока, на которые приходится большое количество проходов трелевочного трактора (наиболее нагруженных). Для участков с меньшим числом проходов в этом аспекте можно отказаться от обязательного перетаскивания сучьев на волок, а формировать их в кучи в тех местах, где наиболее удобно самому вальщику. Это положение подкрепляется и тем, что если при работе трелевочных тракторов на слабых грунтах сучья вдавливаются в грунт, то на грунтах с более высокой несущей способностью сучья остаются на поверхности и это приводит к дополнительным динамическим нагрузкам при движении трактора. Это утверждение подтверждается исследованиями, представленными в работе [4], где указывается, что на повреждение волоков большое влияние оказывает равномерность распределения порубочных остатков на волоках. При образовании подушки из сучьев груженая тележка форвардера раскачивается при подъеме и спуске с нее, образуя ямы.

Библиографический список

1. Лапшин, В.А. Улучшение работы машин на грунтах с низкой несущей способностью / В.А. Лапшин // Лесоэксплуатация и лесосплав: Экспрессинформация. - М.: ВНИПИЭИлеспром, 1987. - Вып. 19. - С. 2-22.

2. Иванкович, А.С. Пособие дорожному мастеру леспромхоза / А.С. Иванкович, Р.И. Волосова, В.И. Котляр. - М.: Лесная пром-сть, 1972. - 176 с.

3. Пискунов, М.А. Повышение эффективности лесосечных работ путем рационального использования образующихся на лесосеке древесных отходов: дис. ... канд. техн. наук: 05.21.01: утв. 09.03.07. / М.А. Пискунов. - Петрозаводск, 2006. - 187 с.

4. Минаев, В.Н. Повреждения древостоев при проведении несплошных рубок отечественной и зарубежной лесозаготовительной техникой / В.Н. Минаев // Лесосечные, лесоскладские работы и транспорт леса: Межвуз. сб. науч. тр. - СПб.: СПбГЛТА, 2002. - С. 125-134.

114

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2009