Синтез производственного процесса лесосечных работ

транспортировкой и обработкой требуемая необходимая мощность в 3,2 раза меньше;

процесс полной переработки в координатах растущего дерева и последующей транспортировки конечных состояний ПТ позволяет ограничиться минимальными размерами буферных и межоперационных запасов в связи с тем, что неравномерность процессов обработки конкретного дерева имеет минимальный разброс и носит предсказуемый характер.

Список литературы

1. Редькин А.К., Якимович С.Б. Способ моделирования и проектирования технологических процессов лесопромышленного комплекса // Лесной вестник. - М.: МГУЛ, 2000. - № 4. - С. 55 - 69.

2. Якимович С.Б. Измерение и проектирование технологических процессов лесопромышленного комплекса / МарГТУ. - Йошкар-Ола, 1997. - 29 с. - Деп. в ВИНИТИ, № 1931В97.

3. Якимович С.Б. Оптимальное размещение технологических функций по маршруту лесозаготовительного процесса // Социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса: Сб. материалов Международной научно-технической конференции / Уральский гос. лесотехн. ун-т. -Екатеринбург, 2003. - С. 200 - 201.

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

5. Никишов В.Д. Комплексное использование древесины: Учебник для вузов. - М.: Лесная пром-сть, 1985.-264 с.

6. Боровиков А.М., Уголев Б.Н. Справочник по древесине. - М.: Лесная пром-сть., 1989. - 296 с.

7. Понтрягин A.C., Болтянский В.Г., Гамкрелидзе Р.В.,Мищенко Е.Ф. Математическая теория оптимальных процессов. - М.: Наука, 1983. - 392 с.

8. Лесные машины \ Г.М. Анисимов, С.Г. Жендаев, A.B. Жуков, В.М. Котиков и др. - М.: Лесная пром-сть, 1989. - 512 с.

9. Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа. - М.: Наука, 1981. - 448 с.

СИНТЕЗ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА ЛЕСОСЕЧНЫХ РАБОТ

A.B. МЕХРЕНЦЕВ, УГЛТУ, канд. техн. наук, Е.А. САЗОНОВА, асп. УГЛТУ

Внедрение систем лесозаготовительных машин предъявляет свои требования к организации и структуре производственных процессов. При этом производственный процесс на базе новой лесозаготовительной техники можно строить по традиционным методикам или в соответствии с новьм подходом.

Разработку основных принципов построения производственных процессов целесообразно начать с анализа основных требования к построению в целом всего лесозаготовительного производства, затем отдельных его фаз и операций. Детальный же анализ систем машин с применением системного подхода следует выполнять в обратном порядке, т.е. вначале операция, затем технологический и производственный процессы.

При организации и проектировании технологического процесса большое значение имеет правильный выбор и расчет комплекса машин, позволяющего выполнить заданный объем заготовки леса в установ-

ленные сроки с высокими экономическими показателями.

При выборе и обосновании производства необходимо определить систему машин, соответствующую производственным условиям предприятия, а также схему комплектования и количество машин в комплексе.

При анализе функционирования лесозаготовительных систем не всегда правильно применять известные показатели надежности, так как в некоторых случаях отказ элемента системы может не привести к отказу всей системы. Для оценки технологической надежности лесозаготовительных систем целесообразно ввести комплексный количественный показатель, характеризующий эффективность функционирования системы лесозаготовительных машин.

В качестве такого показателя предлагается рассматривать технологическое топливное число (ТТЧ) - основная энергетическая характеристика технологического процесса и готового изделия.

Таблица 1

Система машин Произв. в см, м3 Кол-во мех. Мощн. механ., кВт Энерго- затраты, кВтч/м3 ттч кг у.т. на м3

1 2 3 4 5 6

01.02.03. МХ

Валка - "Крона-202" 41 8 1,8 115,2 0,3

Обрезка сучьев - "Крона-202" 29 12 1,8 172,8 0,8

Пакетир., трел. - ТДТ-55А 64 5 61,1 2444,0 4,7

Погрузка ПЛ-1 В 174 2 58,8 940,8 0,7

Вывозка хлыстов - МАЗ-54-5Э 170 2 176,0 2816,0 2,0

Выгрузка - РРУ-10М 150 2 13,0 208,0 0,2

Раскряжевка - ЭПЧ-3.01 96 4 3,0 96,0 0,1

Сортировка - Б-22У-1А 165 2 18,5 296,0 0,2

Штабел., отгрузка - КБ-572 109 3 30,0 720,0 0,8

Общие показатели системы 350 40 364,0 7808,8 9,8

01.02.03.К.

Валка, пакетир. - ЛП-2 174 2 200,0 3200,0 2,3

Обрезка сучьев - "Крона-202" 29 12 1,8 172,8 0,7

Трелевка - ТБ-1М 73 5 88,0 3520,0 5,9

Погрузка - ПЛ-1В 174 2 58,8 940,8 0,7

Вывозка хлыстов МАЗ-54-53 170 2 176,0 2816,0 2,0

Выгрузка РРУ -1 ОМ 150 2 13,0 208,0 0,2

Раскр., сортир. - ЛО-111 146 2 70,0 1120,0 0,9

Штабел., отгрузка - ЛТ-72А 140 2 58,8 940,8 1,4

Общие показатели системы 350 29 666,4 12918,4 14,1

01.03.03.МХ

Валка - "Крона-202" 41 8 1,8 115,2 0,3

Обрезка, раскряж. - "Крона-202" 23 14 1,8 201,6 1,1

Погрузка и вывоз. сорт.-ТБ-1М-16 162 2 88,0 1408,0 1,1

Вывозка сорт. - МАЭ-54-53 170 2. 176,0 2816,0 2,0

Выгрузка, штабелевка - ККС-10 210 1 42,0 336,0 0,2

Общие показатели системы 350 27 309,6 4876,8 4,7

01.03.03.К.

Валка - "Хюскварна" 242ХР 42 8 2,3 147,2 0,4

Пакетир., трел. - ТБ-1М 73 5 88,0 3520,0 4,7

Обрезка и раскряж. - ЛО-120 86 5 58,8 2352,0 2,7

Штабелевка - ЛТ-72А 140 2 58,8 940,8 1,4

Вывозка сорт. - МАЭ-54-53 170 2 176,0 2816,0 17,3

Выгрузка, штаб., погр. ККС-10 210 1 42,0 336,0 0,2

Общие показатели системы 350 23 455,1 10112,0 12,6

01.03.03.М.

Валка, пакет., трел. - ЛП-17А 58 6 70,0 3360,0 4,8

Обрезка, раскряжевка - ЛО-120 86 4 58,8 1881,6 2,0

Погрузка сорт. - ЛТ-72А 140 2 58,8 940,8 0,8

Вывозка сорт. - МАЭ-54-53 170 2 176,0 2816,0 17,3

Выгрузка, штаб., отгр. - ККС-10 210 1 42,0 336,0 0,2

Общие показатели системы 350 15 405,6 9334,4 3,7

02.02.03.МХ.

Валка,обрезка сучьев-"Штиль"020 21 16 2,6 332,8 1,9

Пакетир., трелевка - ТДТ-55А 64 5 61,1 2444,0 4,7

Погрузка хлыстов - ПЛ-1 В 174 2 58,8 940,8 0,7

Вывозка хлыстов - МАЭ-54-53 170 2 176,0 2816,0 2,0

Выгрузка - РРУ-1 ОМ 150 2 13,0 208,0 0,2

Раскряжевка - ЭПЧ 3.01 96 4 3,0 96,0 0,1

Сортировка бревен Б-22У-1А 165 2 18,5 296,0 0,2

Штабелевка, отгрузка - КБ-572 109 3 30,0 720,0 0,8

Общие показатели системы 350 36 363,0 78536,0 10,6

Продолжение табл. 1

1 2 3 4 5 6

02.02.03.К.

Валка, пакетир. - ЛП-19В 168 2 95,6 1529,6 1,1

Обрезка сучьев - "Крона-202" 29 12 1,8 172,8.0 0,7

Трелевка хлыстов - ТБ-1М 73 4 88,0 2816,0 4,7

Погрузка хлыстов - ПЛ-1В 174 2 58,8 940,8 0,7

Вывозка - МАЭ-54-53 170 2 176,0 2816,0 2,0

Выгрузка - РРУ-10М 150 2 13,0 208,0 0,2

Раскряжевка,сортировка - ЛО-111 146 2 70,0 1120,0 0,9

Штабелевка, отгрузка - ЛТ-72А 140 2 58,8 940,8 1,4

Общие показатели системы 350 28 562,0 10544,0 11,7

02.03.03.МХ.

Валка, обрез, сучьев -"Крона-202" 23 15 1,8 216,0 1,2

Пакетир., трел. хл. - ТДТ-55А 64 5 61,1 2444,0 4,7

Раскряжевка - "Крона-202" 43 8 1,8 115,2 0,3

Погрузка, вывозка - ТБ- 1М-16 162 2 88,0 1408,0 1,1

Вывозка сорт. - МАЗ 54-53 170 2 176,0 2816,0 2,0

Штабелевка, отгрузка - ККС-10 210 1 42,0 336,0 0,2

Общие показатели системы 350 33 370,7 7335,2 9,5

02.03.03.К.

Валка, обрезка, раскряж. - МЛ-20 84 4 95,6 3059,2 4,5

Погр.,вывозка, выгруз.-ТБ-1М-16 162 2 88,0 1408,0 1Д

Вывозка сорт. - МАЭ-54-53 170 2 176,0 2816,0 2,0

Штабелевка, отгрузка - ККСЛ0 210 1 42,0 336,0 0,2

Общие показатели системы 350 9 401,6 7619,2 7,8

03.03.03.К.

Валка,обрезка,раскр.-"Крона-202" 18 19 1,8 273,6 1,9

Пакет., трел., сортир. - Валмет 820 168 2 80,0 1280,0 0,9

Вывозка сорт. - МАЗ-54-5Э 170 2 176,0 2816,0 2,0

Выгрузка, штаб., отгрузка-ККС-10 210 1 42,0 336,0 0,2

Общие показатели системы 350 24 299,8 4705,6 5,0

03.03.03.М 1

Валка, пакетирование - ЛП-19В 149 2 95,6 1529,6 1,2

Обрезка сучьев, раскряж - ЛО-123 50 6 55,0 - 2640,0 6,5

Пакет.,трел.,сортировка - Валмет 820 168 2 80,0 1280,0 0,9

Вывозка, сортировка - МАЭ-54-53 170 2 176,0 2816,0 2,0

Выгрузка, штаб., отгруз. - КБ-572 109 3 30,0 720,0 0,8

Общие показатели системы 350 15 436,6 8985,6 11,4

03.03.03.М 2

Валка, обрезка, раскр - Валмет -901 290 1 84,0 672,0 0,3

Погр.,трел.,сорт.,штаб. - Валмет 820 168 2 80,0 1280,0 0,9

Вывозка, сортировка - МАЭ-54-53 170 2 176,0 2816,0 2,0

Выгр., штаб., отгруз,- ККС-10 210 1 42,0 336,0 0,2

Общие показатели системы 350 6 382 5104,0 3,4

Технологическое топливное число -это затраты всех видов энергии в данном и во всех предшествующих переделах технологического процесса, пересчитанных на необходимое для их получения топливо за вычетом вторичных ресурсов. ТТЧ отражает объективные энергетические затраты технологического процесса, является показателем полной энергоемкости продукции. Для удобства, наглядности и сопоставимости при сравнении ТТЧ представляется в количестве

условного топлива, отнесенного к единице произведенной продукции.

В данной работе был произведен сквозной расчет ТТЧ систем лесозаготовительных машин на лесосеке. За базис приняты известные системы машин [1], а в основу расчета была взята методика расчета ТТЧ [2]. Расчетные данные представлены в таблице 1. В качестве примера взято лесозаготовительное предприятие с годовым объемом заготовки 100 тысяч куб. м. Расчеты

выполнены с учетом норм выработки [5]. В качестве готовой продукции приняты круглые лесоматериалы, отгружаемые с нижнего лесного склада или промплощадки.

Сравнение ТТЧ однооперационных и многооперационных машин показывает, что применение лесозаготовительных машин, выполняющих несколько операций, позволяет сократить время технологического цикла, число проходов по лесосеке, а также рационально использовать мощность двигателя машины. Наиболее выгодно по энергозатратам, когда многооперационная машина выполняет несколько менее энергоемких операций, например валку, пакетирование, обрезку сучьев, раскряжевку. Операции, на выполнение которых требуются значитель-

ные энергозатраты, целесообразно выделить в отдельную фазу. К одной из таких операций можно отнести трелевку деревьев. Энергозатраты на трелевку в зависимости от расстояния в 10-15 раз превышают энергозатраты на валку и пакетирование [3].

Для наглядности сравнения расчетные данные представлены в виде диаграммы (рис.1).

Исходя из минимальной величины ТТЧ, можно рекомендовать системы, соответствующие критериям энергосбережения на основе применения многооперационных машин. Причем, заготовка сортиментов на лесосеке характеризуется наиболее высокой эффективностью.

16/

14

12-

10-

—ттг—г-

.«¿'-я

ТТЧ, кг у.т./куб.м. 6.

4-

2

о-

ПШІ І Ж

наші гін ш

і 1 PH 1 1 і 1 ' г -! #1

М ШІ Ш Ш Ш Ш «й! ^ ... і;?*

9 о

сч •

гм

о

о

<м

о

Кодировка систем шшин Рис.1. Технологическое топливное число различных систем машин

Щепа

16/'

01.02.03.MX. 01.03.03.К. 02.02.03.К.

Кодировка систем машин

03.03.03.К.

Рис.2. Расчет ТТЧ при производстве щепы для различных систем машин

С целью оценки энергозатрат, необходимых для переработки лесосечных отходов в щепу построена диаграмма (рис.2). Величина ТТЧ при производстве щепы может рассматриваться, как доля возможной возвратной энергии, которая может быть направлена на выполнение операций технологического процесса лесосечных работ.

Расчет технологического топливного числа четко показывает, что наиболее целесообразно на лесозаготовках применять без-редукторные бензиномоторные пилы в сочетании с форвардерами, а также харвестеры с форвардерами. Именно такое сочетание механизмов дает наибольшую экономию энергии на 1 куб. м. при соответствующей про-

изводительности и отвечает современным

требованиям.

Список литературы

1. Ширнин Ю.А., Пошарников Ф.В. Технология и оборудование малообъемных заготовок и лесовосстановление. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2001- 398 с.

2. Лисиенко В.Г., Щелокова Я.М., Розина С.Е. и др. Методология и информационное обеспечение сквозного энергетического анализа. - Екатеринбург: УГТУ, 2001.-98 с.

3. Кушляев В.Ф. Использование систем машин для лесосечных работ / Обзорная информация. - М., 1979. - 52 с.

4. Рушнов Н.П., Пряхин Е.А. Переработка древесины на щепу на нижних складах леспромхозов / Обзорная информация. - М., 1985. - 48 с.

5. Единые нормы и расценки на лесозаготовках 1989.- 105 с.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ КОЛЕСНОЙ ЛЕСНОЙ МАШИНЫ ПО ЛЕНТЕ ЛЕСА

Ю.А. ШИРНИН, проф. каф. технологии и оборудования лесопромышленных производств МарГТУ, д-р техн. наук,

Е.М. ОНУЧИН, асп. каф. технологии и оборудования лесопромышленных производств МарГТУ

Эффективность и экологичность эксплуатации колёсных лесных машин в малообъёмных лесных предприятиях в значительной степени зависят от применяемых технологических схем работы при выполнении различных операций лесосечных и лесохозяйственных работ. Одним из перспективных направлений развития технологии лесосечных и лесохозяйственных работ является работа технологических машин непосредственно под пологом леса без прокладки пасечных волоков. Развитие данного направления требует детального изучения процесса движения машины под пологом леса и, в частности, влияния её конструктивных параметров и таксационных характеристик древостоев на проникаемость.

Под проникаемостью древостоев для технологических машин понимается вероятность существования траектории перемещения машины из одной точки (области) в древостое к другой, не выходящей за пределы определённого пространства и удовлетво-

ряющей определённым требованиям (например, по приближению к растущим деревьям).

Обзор литературных источников [1, 2, 3, 4, 5] показал, что оценка проникаемости древостоев может быть получена в результате имитационного моделирования движения машины под пологом леса. Предложенные указанными авторами модели имеют ряд недостатков, которые не позволяют применить их для оценки проникаемости древостоев для модульных лесных машин (МЛМ), представляющих собой агрегат в составе колёсного сельскохозяйственного трактора (тягово-энергетического модуля) и технологического модуля, состоящего из полуприцепа-шасси (установочный модуль) и установленного на нём технологического оборудования.

Частным случаем проникаемости древостоя является проникаемость ленты леса. Лентой леса (рис. 1) является прямоугольная площадь, выделяемая в древостое