Совершенствование технологии лесосечных работ с применением валочно-пакетирующей машины с корнеперерезающим устройством

Исследования абразивного износа показали, что слабым звеном в ВК сплавах является связка. Для повышения износостойкости следует использовать материалы для связки с более высоким модулем упругости - рений, рутений, иридий. Однако температура плавления этих металлов соизмерима с температурой разложения карбидов. Поэтому их можно использовать только в виде сплавов с кобальтом. Твёрдые сплавы ВРК10 и ВРК15, связка которых состоит из 4 0% Со и 60% Re, обладают большей износостойкостью при обработке абрази-восодержащих древесных композитов. Высокие дефицитность и стоимость рения являются сдерживающим фактором широкого применения таких сплавов.

В связи с этим в последнее время находят применение твёрдые сплавы со связками Fe-Со, Fе-Мo, Fe-Ni-Со, Fe-Мо и др.

Дальнейшее совершенствование ВК сплавов связано также с разработкой сплавов с особомелко-зернистой (0,5...0,8 мкм), ультрадисперсной (0,2...0,5 мкм) и нанодисперсной (< 0,2 мкм) структурой, а также за счёт поверхностного упрочнения.

Перспективным при обработке резанием древесных композитов является применение поликристаллических алмазов, но их применение сдерживается трудностями, связанными с технологией профилирования, крепления и заточки инструмента.

ЛИТЕРАТУРА

1. Абразумов, В.В. Анализ явлений на контактных поверхностях режущего клина при резании плитных древесных композиционных материалов на минеральных вяжущих [Текст] / В.В. Абразумов, В.Д. Котенко // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник- 2006. - №6 (48). - с. 138-141.

2. Абразумов, В.В. Взаимодействие обрабатываемой поверхности ЦСП с задней поверхностью режущего инструмента [Текст] /В.В. Абразумов // Лесная промышленность, -2005, - № 4. - с. 25-28.

3. Абразумов, В.В. Износостойкость инструмента при резании древесных композитов [Текст]: монография / В.В. Абразумов, В.Д. Котенко. - М.: МГУЛ, 2009. - 170 с.

4. Конструкционные материалы [Текст]: справочник / под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. - М.: Машиностроение, 1990. - 688 с.

5. Мельникова, Л.В. Технология композиционных материалов из древесины [Текст]: учебник / Л.В.Мельникова. - М.: МГУЛ, 1999. - 226 с.

6. Минеральные вяжущие вещества [Текст]: учебник / А.В. Волженский, Ю.С. Буров, В.С. Колоколь-ников.- М.: Стройиздат, 1973. - 480 с.

7. Прохоров, В. Ю. Исследование влияния сочетания конструкционных материалов на противозадирные и противоизносные свойства смазок / В. Ю. Прохоров, Л. В. Окладников, Н. В. Синюков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. - 2015. - Т. 2. С. 139-141.

8. Прохоров, В.Ю. Повышение износостойкости шарнирных сопряжений манипуляторов лесозаготовительных машин / Труды Международного симпозиума Надежность и качество. - 2011. - Т. 2. - С. 198.

9. Прохоров, В.Ю. Исследование физико-химических и трибологических характеристик углерод-углеродных композиционных материалов / В.Ю. Прохоров // Техника и оборудование для села. 2014. № 4 (202). С. 20-23.

10. Резников А.Н. Теплофизика резания [Текст] / А.Н.Резников. - М.: Машиностроение, 1969. - 288с

УДК 674.092 Шиловская С.А.

ФГБОУ ВО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана»

(МГТУ им. Н.Э. Баумана), Мытищинский филиал, Московская обл., Мытищи, Россия

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛЕСОСЕЧНЫХ РАБОТ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВАЛОЧНО-ПАКЕТИРУЮЩЕЙ МАШИНЫ

С КОРНЕПЕРЕРЕЗАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ

В статье приводится технология лесосечных работ с применением валочно-пакетирующей машины с корнеперерезающим устройством, направленная на увеличение объема древесного сырья, а так же исключение затрат на проведение подготовительных работ при лесопосадках

Ключевые слова:

корнеперерезающее устройство, валочно-пакетирующая машина, лесосечные работы, древесное сырье, лесовосстановление

Рост потребности народного хозяйства в больших объемах заготавливаемой древесины вызывает необходимость изыскания дополнительных источников древесного сырья. Необходимо создание таких технологических процессов и машин, применение которых на лесозаготовках даст наибольший эффект [1, 2].

Наиболее крупным резервом сырья может стать древесина пней и корней, которая, как правило, остается в лесу и пропадает.

В настоящее время все имеющиеся валочные машины и механизмы заготавливают только стволовую часть дерева. Пнево-корневая древесина выкорчевывается специальными агрегатами (корчевателями) во втором технологическом потоке. Однако, расчет показывает, что наибольший экономический эффект получается при заготовке стволовой и пнево-корневой древесины в одном технологическом потоке.

Работы по созданию таких машин для одновременной заготовки стволовой и пнево-корневой древесины, проводятся в нашей стране и за рубежом.

Существующие методы валки (бензопилами, ва-лочными машинами типа ЛП-19, ЛП-17 и др. ) позволяют заготовлять лишь стволовую часть растущего дерева, а пни и корни, как правило, не заготовляются на стадии лесосечных работ [3]. Спелые сосновые и кедровые пни заготавливаются во втором технологическом потоке через 8-15 лет.

Между тем, свежая древесина пней и корней является важным дополнительным источником сырья для лесоперерабатывающей промышленности. В ряде стран (США, Финляндия) эта древесина находит практическое применение в целлюлозно-бумажной промышленности и в производстве плит.

Для нашей страны древесина пней и корней является одним и наиболее крупных резервов сырья. Метод валки деревьев с корнями позволяет максимально использовать биологические возможности лесосеки и увеличивать объем древесного сырья с каждого гектара лесонасаждений на 10-15%. На рис. 1 представлено распределение биомассы дерева при валке с корнями.

Доля корней в абсолютно сухой фитомассе древесины составляет, %: сосна - 19,3, ель - 27,1, береза - 22, осина -18.

Анализ патентной и технической литературы показывает, что разработки в направлении механизации процесса валки деревьев корнями ведутся более 40 лет [4]. Больше всего изобретений приходится на долю США и России. В Американских журналах освещены вопросы механизации процесса валки деревьев с корнями и возможности использования свежей древесины пней и корней для производства древесностружечных и древесноволокнистых плит, бумаги и картона.

биомассы равнялось 10-15 % в зависимости от диаметра дерева. В результате испытаний было выявлено, что эффективное удержание дерева зажимными лапами происходит на уровне 0, 28 - 0, 30 м от уровня земли. Повал деревьев большего диаметра приводил к повреждению стволовой части. Отраслевой лабораторией был предложен новый механизм зажима дерева рычажного типа. Применение этого механизма позволило исключить повреждения стволовой части дерева. В процессе испытаний были повалены деревья различных пород: ели, сосны, березы диаметром на уровне груди от 0,10 до 0,42 м. Мелкие деревья диаметром у корневой шейки до 0,13 м. перекусывались ножевыми носками механизма зажима во время захвата дерева. Этот вариант использования механизма зажима целесообразен при валке мелких деревьев, где биомасса корней не велика.

Рисунок 1 - Распределение биомассы дерева при валке с корнями

Американской фирмой было изготовлено несколько валочно-пакетирующих машин с корнепере-резающими устройствами, которые были испытаны в сосновых насаждениях как наиболее трудных для повала. Опытный оператор доводил время цикла на одно дерево до 30 сек. Максимальный диаметр поваленного дерева на уровне груди составляет 0,33 м. По данным американских журналов количество дополнительно получаемой биомассы за счет заготовки деревьев с корня доходит до 25 %.

В отраслевой лаборатории МЛТИ (позднее МГУ леса, в настоящее время МФ МГТУ им. Н.Э. Баумана), под руководством профессора Таубера Б.А. был спроектирован и в конце 1975 года изготовлен экспериментальный образец корнеперерезающего устройства с зажимом дерева на высоте 1,8 м. от корневой шейки. Испытания проходили в Крестецком леспромхозе Новгородской области. Работы по совершенствованию этой машины возобновлены в настоящее время [5, 6]. На рис. 2 показана ва-лочно-пакетирующая машина (ВПМ) ЛП-19 с корнепе-ререзающим устройством.

Наименьшие циклы повала дерева (без учета времени на переезд) составило 58 сек. Максимальный диаметр поваленного дерева на уровне груди - 0,44 м. Количество дополнительно получаемой

Рисунок 2 - Валочно-пакетирующая машина ЛП-19 с корнеперерезающим устройством:

1 - ходовая часть трелевочного трактора ТТ-4;

2 - экскаваторная платформа; 3 - манипулятор;

4 - валочная головка с корнеперерезающим устройством

Валка деревьев с корнями, наряду с решением проблемы увеличения лесосырьевых ресурсов, решает и ряд лесохозяйственных проблем. Например, исключаются затраты на проведение подготовительных работ на лесопосадках, так как пни на вырубках практически отсутствуют. На лесосеках, разработанных с применением ВПМ ЛП-19КУ, после очистки лесосеки остаются ямы от выкорчеванных деревьев. Это позволяет проводить посадку в образовавшиеся ямы крупномерных саженцев (10-15 лет) с применением лесопосадочной лопаты «Меч Колесова», предварительно обработав оставшийся в земле боковые корни инсектицидами в санитарных целях, для предотвращения поражения саженцев личинкой и жуком долгоносика. Оставшиеся в почве мелкие корни являются дополнительной питательной средой для будущих лесонасаждений и положительно влияют на биологическую активность почвы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Шадрин, А.А. Лесопосадочная машина для сеянцев и саженцев на вырубках / А.А. Шадрин, С.А. Шадрина // патент на изобретение RUS 2184437. 20.12.2000.

2. Прохоров, В.Ю. Модернизация транспортных и технологических машин с помощью альтернативных материалов. / В.Ю. Прохоров, И.Г. Голубев // Лесная промышленность. - 2004. - № 4. С. 24-27.

3. Шегельман, И.Р. К выбору направлений формирования гибких технологий лесозаготовок, ле-совосстановления и борьбы с лесными пожарами с использованием многофункциональной техники / И.Р. Шегельман, А.С. Васильев, А.А. Шадрин // Новое слово в науке: перспективы развития. 2016. № 1-2(7). С. 86-88.

4. Акинин, Д.В. Предпосылки к определению структуры парка лесных машин / Д.В. Акинин, Г.О. Комаров, В. Ю. Прохоров, // Труды международного симпозиума Надежность и качество. - 2014. - Т. 2. С. 179-180.

5. Прохоров, В.Ю. Повышение износостойкости шарнирных сопряжений манипуляторов лесозаготовительных машин // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. - 2011. - Т. 2. - С. 198199.

6. Шадрин, А.А. Гибкие лесообрабатывающие процессы лесозаготовительных предприятий / Вестник МГУЛ. - Лесной вестник. 2009. № 2. С. 108-110.