ТЕХНОЛОГИЯ  ВЕРТИКАЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ДЕРЕВЬЕВ ПРИ РУБКАХ УХОДА

 

TECHNOLOGY OF VERTICAL MOVING OF TREES AT LEAVING CABINS

 

Онучин Е.М., Семенов А.А., Алексеев А.Э. (МарГТУ, г. Йошкар-Ола, РФ)

Onuchin E.M., Semenov A.A., Alekseev A.E. (Mari State Technical University)

 

Описаны устройство и работа валочно-пакетирующей машины с автоматизированным захватно-срезающим устройством для рубок ухода. Обоснованы подходы к моделированию процессов работы данной машины, позволяющей установить количественную связь между ее конструктивными параметрами, параметрами технологического процесса и природно-производственными условиями, с одной стороны, и показателями эффективности, с другой, с учетом случайного характера ряда факторов.

Structure and functioning felling and packaging machine with the automated seizing and cutting device for sizing of maintenanceare  arediscribed in this article.Approaches of modelling processes of functioning this machine are proved, which allow to establish high-quality connection between its constructive parameters, parameters of technological process and natural working conditionwith efficiency factors,considering casual character of a number of factors.

 

Ключевые слова:технология рубок ухода,  вертикальное перемещение деревьев, адаптивно-модульные лесные машины

Keywords:technology of cabins of leaving, vertical moving of trees, adaptive and modular wood cars

 

Одним из главных условий эффективного восстановления хозяйственно ценных лесов является проведение рубок ухода – технически и технологически сложной и ответственной операции, определяющей на годы вперёд характер дальнейшего развития лесной экосистемы, и в этой связи именно к технологическим процессам и техническим средствам для рубок ухода предъявляются повышенные требования по их экологичности, то есть минимальному негативному воздействию на компоненты лесной среды – лесные почвы и оставляемые на доращивание деревья [1].

На уровень повреждения древостоя и почвы большое влияние оказывают конструктивные особенности лесных машин, в числе которых габаритные размеры, давление на опорную поверхность, способ маневрирования и способ размещения груза (хлыстов и деревьев). Поэтому  одним из путей сокращения количества поврежденных деревьев является  уменьшение площади технологических коридоров путем снижения габаритных размеров лесных машин.

В этой связи наиболее перспективным направлением механизации и машинизации рубок ухода, в частности прореживаний, является применение машин на базе колёсного трактора и агрегатируемого с ним технологического лесозаготовительного оборудования.

Однако уровень механизации и машинизации работ при рубках ухода в настоящее время остается очень невысоким. Применяемые при этом машины обеспечивают только механизацию вытаскивания деревьев из насаждения к волоку и их трелевку на верхний склад (лесопогрузочный пункт). При этом немеханизированными остаются операции валки деревьев, обрезки сучьев, раскряжевки хлыстов, а также вспомогательные операции сбора пачки, связанные с чокеровкой и расчокеровкой.

Реализуемая технология рубок ухода наряду с низким уровнем машинизации работ характеризуется также повышенным экологическим ущербом лесной среде, который возникает в процессе валки деревьев и их последующего вытаскивания волоком из густого древостоя, при этом повреждаются ветви и кора оставляемых деревьев, подрост и почвенный покров.

Таким образом, существует необходимость разработки отлаженной  машинизированной технологии рубок ухода с использованием комплекта модульных машин с прицепным технологическим модулем.

Предлагаемая технология работы при рубках ухода представлена на рисунке 1.

Технология

 

Рисунок 1 – Схемаработы валочно-пакетирующей машины с автоматизированным захватно-срезающим устройством

 

Валочно-пакетирующая машина, в качестве которой выступает колесный трактор с навешенным автоматизированным захватно-срезающим устройством,двигаясь по волоку 1, заезжает на обрабатываемую пасеку 2, где, маневрируя между оставляемыми деревьями 3, подъезжает квырубаемому дереву 4. В зависимости от вида навешенного захватно-срезающего устройства валочно-пакетирующая машина либо срезает деревои, удерживая срезанное дерево в вертикальном положении,вывозит его на место пакетирования на волоке  и укладывает ее в пачку 5, либо, срезав его, перемещает в накопитель. После наполнения накопителя валочно-пакетирующая машина так же, удерживая деревья в вертикальном положении, вывозит их на место пакетирования на волоке и укладывает в пачку 5. В дальнейшем сформированная пачка трелюется с помощью трактора с пачково-клещевым захватом.

Использование валочно-пакетирующей машины с автоматизированным захватно-срезающим устройством для прореживаний позволяет реализовать преимущества использования адаптивно-модульного комплекса  машин при рубках ухода, таких как сохранение полной автономности базового трактора как в составе, так и вне лесной машины. А использование стандартных средств агрегатирования обеспечивает скорость и лёгкость смены технологического оборудования даже в условиях лесосеки.

Методы математического моделирования и прогнозирования дают основание предположить, что использование машин реализующих модульно-адаптивный принцип технологического оборудования позволит увеличить производительность и  снизить энергоемкость технологического процесса рубок ухода [3].

Однако предлагаемая технология вертикального перемещения деревьев при рубках ухода ввиду большого многообразия природно-производственных условий рубок ухода требует  учета множества факторов.

Важнейшей задачей при обосновании технологии вертикального перемещения деревьев при рубках ухода, является обеспечение с одной стороны максимально высокой производительности работ, а с другой стороны минимальных затрат энергии. При этом необходимо учитывать технологические  параметры  отдельно взятой валочно-пакетирующей машины, комплекта машин и технологического процесса рубок ухода в целом, а также их связь с конструктивными и природно-производственными условиями выполнения рубок ухода [2].

Таким образом, задача обоснования технологии вертикального перемещения деревьев при рубках ухода является многокритериальной.

При рассмотрении технологических параметров валочно-пакетирующей машины ее производительность, т. е. количество технологической работы, осуществленной за единицу времени, аналогична мощности.  Таким образом, производительность и мощность валочно-пакетирующей машины  имеют прямую зависимость.

Увеличение максимальной мощности ведет к увеличению производительность, но также способствует увеличению энергозатрат.

Однако ввиду различного конструктивного исполнения автоматизированного захватно-срезающего устройства наблюдается различие в значениях  технологических параметров (масса, мощность, грузоподъемность, импульс маховика энергоаккумулирующего устройства, объем накопительного устройства), в свою очередь влияющих на производительность и энергоемкость валочно-пакетирующей машины. Поэтому при выборе технологического оборудования для производства рубок ухода необходимо учитывать в конструкции захватно-срезающего устройства наличие или отсутствие накопителя для срезанных деревьев, энергоаккумулирующего устройства.

Производительность и энергоемкость комплекса машин задействованных  в рубках ухода представляет собой суммарную производительность и суммарную энергоемкость используемых машин. Она складывается из значений производительности и энергоемкости каждой отдельно взятой лесной машины выполняющей, определенные технологические операции  при рубках ухода.

Рассмотрение всего технологического процесса рубок ухода требует учета всего комплекса работ выполняемых при рубках ухода, включающего как основные операции – валки, перемещения, пакетирования, так и вспомогательные  (подготовительные) операции. При рассмотрении технологического процесса необходимо учитыватьне только суммарную мощность, количество используемых машин, количество технологических модулей, но и природно – производственные условия  выполнения рубок ухода –густоту  древостоя, средний объем хлыста, площадь осваиваемого лесного участка, размещение лесопогрузочного пункта, количество волоков, размеры пасек, объем вырубаемых деревьев.

Большое значение приобретает выбор технологической схемы разработки лесного участка, расположение лесопогрузочного пункта, количество и расположение волоков. Чем больше количество волоков, тем больше энергозатрат на подготовительные операции, но вместе с тем, меньше энергозатраты на основные операции.

Таким образом для определения оптимальной технологии рубок ухода с применением машин  необходимо выявить функциональную зависимость производительности и затрат энергии от этих параметров.

Список использованных источников

1.    Лесной кодекс Российской Федерации.Федеральный закон от 4 декабря 2006 г. №200-ФЗ [Текст]: офиц. Текст.: – М.: Омега - Л, 2011. – 64 с.

2.    Онучин Е. М. Подходы к разработке и исследованию  инновационной системы эффективного устойчивого лесопользования и лесовосстановления [Научная статья]/ Онучин Е. М., Романов Е. М. – Й-Ола: МарГТУ, 2011.- 6 с.

3.    Ласточкин Д.М. Математическое моделирование работы малогабаритной валочно-пакетирующей машины [Научная статья]/ Ласточкин Д.М.,  Онучин Е.М., Сидыганов Ю.Н., Шемякин А.В. – Санкт-Петербург: Санкт-Петербургская лесотехническая академия им. С.М. Кирова, 2008.- 2 с.