автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Обоснование параметров рабочего оборудования машин и технологии для рубок ухода в плантационных лесонасаждениях

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Технологическое оборудование машин для рубок ухода, применяемых и разрабатываемых в СССР и за рубежом.

1.2. Краткий обзор исследований технологии и технологического оборудования машин для рубок ухода.

1.3. Влияние проходов тракторов по постоянной колее на почву и корневую систему деревьев.

1.4. Задачи исследований.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИИ РАБОТЫ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН МАНИПУЛНТОРНОГО ТИПА НА

РУБКАХ УХОДА В ПЛАНТАЦИОННЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЯХ.

2.1. Оценочные показатели.

2.2. Ограничения параметров технологического оборудования схемой посадки насаждения.

2.3. Влияние природно-производственных условий на параметры манипулятора и базовой машины.

2.4. Энергоемкость процесса формирования деревьев в пачки.

2.5. Производительность валочно-пакетирующих машин

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Исследование работы валочно-пакетирующих машин на рубках ухода в насаждениях со схемой посадки деревьев ЛеьйШПХа.

3.2. Исследование работы валочно-пакетирующих машин на рубках ухода в насаждениях со схемой посадки деревьев БелНИШЗХа.

3.3. Исследование повреждаемости лесных почв при движении тракторов по постоянной колее.

Выводы.

4. РАСЧЕТ ЭШОМШЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

Плантационные лесные насаждения создаются для получения в сокращенные сроки конкретных, наперед заданных видов лесных продуктов, что может быть достигнуто только активным регулированием роста древостоя и его формирования. Большую роль при выполнении этой задачи играют рубки ухода. Их выполнение в сжатые сроки на больших площадях при строгом соблюдении лесохозяйственных требований, создании безопасных условий труда возможно только на основе комплексной машинизации.В технологическом процессе рубок ухода наиболее сложной является операция формирования деревьев в пачки, и это объясняется тем, что лесозаготовительная машина должна обеспечить разряжение насаждения до заданной густоты, не повреждая оставляемой для роста древостой и почвенный покров в междурядьях культур. - 5 Принятые в настоящее время основные технологические схемы производства плантационных культур / 5 / предусматривают посадку саженцев в микроповышения, образованные при проходе специальных лесных плугов, что делает движение машин возможным только по технологическим коридорам (.межполосам).В связи с вышеизложенным работа, посвященная разработке параметров технологического оборудования валочно-пакетирующих машин манипуляторного типа для рубок ухода в плантационных лесньк насаждениях с различными схемами посадки, установлению рациональных параметров базовых машин, выявлению зависимости производительности валочно-пакетирующей машины и энергоежости выполняемых ею операций от параметров технологического оборудования, является актуальной.В диссертационной работе представлены: - методика расчёта доступности деревьев при рубках ухода в плантационных лесных насаждениях и программа для расчёта допустимых значений параметров технологического оборудования лесозаготовительной машины манипуляторного типа при любых возможных схемах посадки плантационных культур; - методика расчёта параметров шарнирно-рычажного манипулятора и минимально возможной по условию устойчивости массы базовой машины; программа расчёта указанных величин для любых возможных значений рабочего вылета манипулятора, емкости накопителя захватно-срезающего устройства (.ЗСУ), параметров насаждений; - методика расчёта производительности валочно-пакетирующих машин (ВПМ) и энергетических показателей их работы; система программ, обеспечивающая их определение на всей области изменения проектируемых параметров; - б - результаты экспериментальных исследований повреждения почвы движетелями колесных и гусеничных тракторов, выполненные в опытно-показательном Сиверском лесхозе под руководством старшего научного сотрудника ЛенНйИЛХ, кандидата технических наук А.В.Данилина; - рекомендации по выбору параметров технологического оборудования и базовой машины для принятых схем посадки плантационных культур.По материалам диссертационной работы опубликовано две статьи, получено авторское свидетельство на конструкцию устройства для очистки деревьев от сучьев при большой кривизне ствола. Результаты теоретических исследований доложены на научно-технической конференции ЛТА им.С.М.Кирова в 1984 году. Результаты экспериментальных исследований вошли в отчёт ЛенНИйЛХ за 1984 год по теме "Разработать региональные нормативы, перспективные технологии и лесоводственные требования к машинам для закладки и выращивания плантационных культур с сокращенным (до 35-40 лет) оборотом рубки" в качестве раздела, написанного автором данной работы.На защиту выносятся результаты теоретических и экспериментальных исследований показателей эффективности и качества работы ВПМ манипуляторного типа на рубках ухода в плантационных лесных насаждениях, а также установленные рациональные параметры технологии и рабочего оборудования. - 7

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Разработанная система технологических показателей и методика их анализа дает возможность комплексно оценивать эксплуатационные свойства и эффективность работы ВПМ манипуляторного типа на рубках ухода в плантационных: лесных насаждениях.

2. Величина минимально допустимого по условию доступности вырубаемых деревьев вылета манипулятора от расстояния между рабочими стоянками ВПМ и параметров плантационного насаждения. Использование программы СН01$ позволяет определять допустимые значения параметров рабочего оборудования машин для рубок ухода в насаждениях с любыми возможными схемами посадки деревьев.

3. Использование разработанной системы программ позволяет автоматизировать расчёты рациональных параметров рабочего оборудования ВПМ и технологии для рубок ухода в насаждениях с различными схемами посадки деревьев.

4. Основными факторами влияющими на производительность ВПМ и энергоемкость формирования деревьев в пачки являются вылет манипулятора, емкость накопителя ЗСУ и расстояние между рабочими стоянками машины. Максимальная производительность ВПМ на первом и втором прореживании в насаждениях со схемами посадки деревьев ЛенНИИЛХа и БелНИИЛХа достигается при следующих параметрах рабочего оборудования:

Схема посадки деревьев Количество рядов между соседними проходами* Прием рубки Locr, м м 2-тах, ШТ. т/ч 2<р, кДж/кг

I 2 3 5 6 7 8 ленНИИЛХ 2 I 3,5 3 3,1 3,0

ЛенНИИЛХ 2 2 4 3,5 I 10,7 1,2

I 2 3 4 5 6 7 8

ЛенНЫйлХ 4 I 6 8 I 1,7 1,9

ЛенНИИЛХ 4 2 6 7 4 7,0 1,0

БелНИИЛХ 5 I 4 7 I 1,5 1,7

БелНИИЛХ 5 2 4 7 3 6,4 0,9

5. С увеличением количества рядов деревьев, обрабатываемых с одного технологического коридора с 2-х до 4-х удельные затраты энергии на пакетирование деревьев снижаются на 35% при первой рубке и на 15% при второй, снижение производительности ВПМ составляет, соответственно, 44% и 35%.

6. При движении колесного и гусеничного тракторов по постоянной колее наибольшие повреждения наносятся почве за один-два прохода, дальнейшее движение машин не-приводит к существенному увеличению глубины колеи и твердости почвы. Колея образования при движении гусеничного трактора ТДТ-55 глубже на 30-60% колеи сформированной после проходов колесного трактора МТЗ-82.

7. Для рубок ухода в плантационных лесных насаждениях со схемой посадки ЛенНИИЛХа рекомендуется использовать ВПМ с рабочим вылетом манипулятора 3,5 м, емкостью накопителя ЗСУ 3 дерева, проезжающую по каждому технологическому коридору с расстоянием между стоянками 4 м. Грузоподъемность манипулятора должна соответствовать весу одного дерева в возрасте второй рубки.

8. Для проведения рубок ухода в плантационных лесных насаждениях со схемой посадки БелНИИЛХа рекомендуется использовать ВПМ с вылетом манипулятора 7 м, емкостью накопителя ЗСУ 3 дерева; расстояние между рабочими стоянками машины 4 м, грузоподъемность манипулятора должна соответствовать весу трех деревьев второго приема рубки ухода. При использовании в качестве базовой машины лесохозяйственной модификации трактора Т-25А следует принять меры к повышению устойчивости ВПМ, установив аутригеры с расстоянием упоров от оси машины 1,35 м.

9. Применение ВПМ с рекомендованными параметрами на рубках ухода в плантационном лесном предприятии мощностью 500 тыс.м3/ /год со схемой посадки деревьев ЛенНИйЛХа позволит получить годовой экономический эффект 120 тыс.руб.

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС. М., Политиздат, 1981. - 223 с.

2. Прилепо Н.М. Плантации будущего. Лесная промышленность, 1982, 3 июля

3. Федоров Е. Еловое поле. Правда, 1984, II февраля

4. Плантации для ЦБК. Лесная промышленность, 1982, 7 марта

5. Шутов И.В., Бельков В.Н., Гладков Е.Г. и др. Организация и технология плантационного лесовыращивания. Л., 1981. -93 с. - (Препринт/Тослесхоз СССР, ЛенНИИЛХ; БелНИИЛХ)

6. Изюмский П.П. О новой технологии рубок ухода в сосняках. -Лесное хозяйство, 1975, №8, с.37-40

7. Атрохин В.Г., Самсонова Л.П. Технология рубок ухода за лесом. Пушкино, 1980. - 70 с. - (Препринт/Гослесхоз СССР, Всесоюзный ин-т повышения квалификации руководящих работников и специалистов лесного хозяйства)

8. Недашковский А.Н., Герасименко В.Я. Пачксформирующая машина для срезания рядов культур. Лесоводство и агромелиорация, 1973, вып.35, с.71-74

9. Richard W.Bryan Mufti-stem dunching triptes-produchivity for Bowater plantation thinning operation. - Forest industries', 7977,/VumSer 9, pp35-37.

10. For efficient tree -€engtA harvesting, det a Iohn deer system going Forest Industries, 7976, А/итбег 70, pp 37-40

11. Можаев Д.Б. Зарубежный опыт использования лесных ресурсов. -Экспресс-информация по зарубежным источникам. Лесоэксплуатация и лесосплав, 1982, вып. I, с.1-32

12. Цыганенко Л.Г., Руденко А.В. Комбайн KPM-I для рубок ухода в молодияках лесных культур. Тракторы и сельхозмашины, 1983, Щ, с.15

13. Недашковский А.Н., Цыганенко Л.Г., Герасименко В.Я., Никитин В.й. Машина для выборочного удаления деревьев из рядов. Лесоводство и агролесомелиорация, 1975, вып. 43, с.95-102

14. Harvesting machine thins forest plantations. Wortol Wood, 7970, Voe. 77. A/o 7 T pp 7047,78.

15. Машины для ухода за лесом. 6 с. - /Препринт/Внешторгиздат; №13516 эс./

16. Испытания многооперационной лесозаготовительной машины фирм Kosfcums и CranaS . Лесоэксплуатация и лесосплав. Экспрессинформация по зарубежным источникам / ВНИПИЭИлеспром, 1981, вып. 9, с.1-3

17. Мог bark outsets aff other steans. Forest industries 7979, A/umSer 6, p. 59.2i Annates Up mecamsation Jorestiere. Pans, Агме., 1960.

18. Вожак В.JI. Обоснование технологии и разработка машины для прочисток с заготовкой маломерной древесины: Дис. . канд. техн. наук. Рига, 1965. - 210 с.

19. Иевинь й.К., Кажемак А.Я. Проблемы технологии рубок ухода. -Рига: "Зинанте", 1973. 296 с.

20. Иевинь й.К., Розинь Т.Н. Возможности машинного повала деревьев выборочных рубках. Лесная промышленность, 1974, №1,с.29-30

21. Иевинь й.К. Доступность деревьев при машинной рубке выборочным способом. В кн.: Комплексная механизация рубок ухода. Рига: "Зинанте", 1975, с.61-74

22. Иевинь И., Розинь Т. Обоснование ширины пасеки на рубках ухода' за лесом. В кн.: Наука производству. Вильнюс: "Мокслас", 1976, вып.З, с.23-26

23. Баублис К.Л., Забегалин Е.М., Мартыщенков В.В., Овчинников

24. В.А. Исследование доступности вырубаемых деревьев при механизированных рубках ухода. В кн.: Механизация работ в лесном хозяйстве Сибири с применением новой техники и технологии. М., 1978, с.146-152. (Препринт/Гослесхоз СССР, ВНИШШ)

25. Розинь Т.Я. Исследование цикла машинного выноса деревьев при рубке леса выборочным способом: Дис. . канд. техн. наук. -Рига, 1978. 194 с.

26. Кажемак А.Я., Кушляев В.Ф. Технология проведения рубок ухода с применением " Дятел-1" Лесохозяйственная информация. Реферативный выпуск / ЦБНТИлесхоз, 1969, №4, с.8-9

27. Механизация рубок ухода в молодых насаждениях. М.: Всесоюзный ИНТИ по сельскому хозяйству, 1967. - 39 с.

28. Герасименко ь.Я., Никитин В.Н. Результаты испытаний механизмов для рубок ухода в культурах сосны. Лесоводство и агролесомелиорация, 1973, вып. 35, с. 32-33

29. Недашковский А.Н. Новые пути механизации рубок ухода в молодняках. Лесоводство и агролесомелиорация, 1973, вып.35, с.З--7

30. Розинь Т.Я., Иевинь И.К. Валочно-пакетирующая машина на выборочных рубках. Лесная промышленность, 1978, Ш2, с.24-25

31. Зб.Озолиньш И.П. Исследование динамики машинного выноса деревьев из насаждения при проведении рубок ухода. В кн.: Комплексная механизация рубок ухода. Рига: Зинанте, 1975 с.54-60

32. Цыганенко А.Г., Руденко А.В. Опыт и перспективы организации трелевки при рубках ухода в молодняках сосны. Лесоводство и агролесомелиорация, 1978, вып. 52, с.61-70

33. Зима Н.М., Малюгин Т.Т. Механизация лесохозяйственных работ. М.: Лесная промышленность, 1976. 400 с.

34. Зима Й.М., Малюгин Т.Т. Электрофикация лесохозяйственных работ. М.: Лесная промышленность, 1977. 112 с.

35. Меньшиков В.Н. Исследование параметров рабочих органов машин для комплексной механизации рубок ухода. Дис. . канд. техн. наук. Л., 1969. - 235 с.

36. Меньшиков В.Н. Разработка лесосек при несплошных рубках: Лекции. Л.: РЙО ЛТА, 1984 - 56 с.

37. Кушляев В.Ф. Исследование некоторых вопросов процесса работы валочно-пакетирующих машин с гидроманипулятором. Дис. . канд. техн. наук. Минск, 1971. - 194 с.

38. Гуцелюк Б.А., Кралин B.C., Троязыков В.М. Машина для рубок ухода с разделкой деревьев в вертикащьном положении. В кн.: Машины и орудия для механизации лесозаготовок и лесного хозяйства, 1981, вып.10, с.76-79

39. Сабов В.В. Применение валочно-пакетирующих машин фронтального типа на рубках ухода и главного пользования. Лесосечные, лесоскладские работы и сухопутный транспорт леса, 1975, вып. 10, с.8-12

40. Технология и техника рубок ухода за лесом в странах СЭВ: Материалы I Международного совещания специалистов стран членов СЭВ, 19-24 июля 1971 г., Вильнюс. - Вильнюс: Минтис, 1974, -вып. I. 279 с.

41. Юнсон И. Механизация рубок ухода за лесом в Швеции. Лесное хозяйство, 1979, 153, с.63-64

42. Кочегаров В.Г. Теоретические исследования технологии лесосечных работ. Дис. . доктора техн. наук. Л., 1973. - 416 с.

43. Кочегаров В.Г. Технологический процесс освоения лесосек многооперационными машинами. Л.: РйО ЛТА, 1972. - 99 с.

44. Кочегаров В.Г. Технология и машины лесосечных работ: Учебное пособие. Л.: РйО ЛТА, 1969, 84 с.

45. Шподаренко Н.П., Иванов Е.П., Рябичев В.Н. Агротехнические и эксплуатационные показатели мощных колесных тракторов. Труды/ /НАТй, 1967, вып.188, с.216-226

46. Программа и методика комплексных исследований по изучению влияния ходовых систем сельскохозяйственных тракторов, комбайнов и транспортных средств на почву /В.А.Русанов и др. М.,1979 63 с. - (Препринт/ВИМ)

47. Захарченко А.Н., Смирнов В.П., Лопатов В.Ф. Влияние удельного давления тракторных движетелей на уплотнение почвы. В кн.: Докл. Московской сельскохозяйственной академии, 1980, вып. 264, с.118-121

48. Хабатов Р.Ш., Ходыкин В.Т., Бурдыкин В.й., Малинников й.Н. Результаты многофакторного экспериментального исследования уплотнения и деформации почвы колесными тракторами. В кн.: Докл. Московской сельскохозяйственной академии, 1980, вып. 264, с.122-124

49. Казаков Г.И. Последствия уплотнения почвы тракторами. Земледелие, 1981, №9, с.25-27

50. Исаев В.И. Применение механики грунтов для изучения изменений воднофизических свойств лесных почв в результате воздействия антропогенных факторов. В Повышение продуктивности лесов лесоводственными приемами: Сб. науч. тр. М.: ВНййЛМ, 1977,с.169-187

51. Пупонин А.И. и др. Деформация дерново-подзолистой почвы ходовыми системами тракторов и урожай. Земледелие, 1981, 1.'°6,с.30-32

52. Бертеньев И.М., Жданов ю.М. Влияние уплотнения почвы на приживаемость сеянцев. Лесное хозяйство, 1965, $4, с.35-37

53. Чипек Я. Биотехнические предпосылки механизации лесного хозяйства: Пер. с чешского. И.: Лесная промышленность, 1983. - 88 с.

54. Frees Toran Okotcgiche Asppkte dpr mechanisierten Durchfesturtg. Forst i/nd Hote-\Ycrt-</3751*/>17, c.345-3i6.

55. Клячко A.B. Современные мировые тенденции в области производства специальных факторов для лесного хозяйства. М.: ЦБНФй, 1975. - 20 с.

56. Кузьмина Е.Б. Изменение корневой системы подроста ели под влиянием рекреационного уплотнения почвы. В кн.: Влияние массового туризма на биогеоценозы леса. М., 1978, с.44-48

57. Tsomaki Anttc,Ka£ftc Таило. Conseguertcees о/ enji/rg cansed By tim6er harvesting machine on the growth and depny of sprt/ce (Picea aSrces (fr) KarstJ tfetsenki: „ Ada prestation fennica -/974, V. Мб.25.

58. Виноградов Г.К. Машины и лесная среда. Лесная промышленность. - 1984, №9, с.26-27

59. Сеннов С.Н. Принципы создания целевых программ рубок ухода. -В кн.: Тез. докл. Всесоюз. конф. по формированию максимально-продуктивных эталонных насаждений, 19-22 июля 1979 г. Каунас: 1979, ч.1 с.137-139

60. Анучин Н.П. Лесное хозяйство и охрана природы. М.: Лесная промышленность, 1979. - 272 с.

61. Федоров В.В. Исследование процесса сбора и трелевки пачек деревьев (хлыстов) тракторами, оборудованными манипуляторами, в условиях Северо-Западной зоны СССР. Дис. . канд. техн.наук.-Л., 1973. 214 с.

62. Гоберман Л.А., Степанян К.В., Яркин А.А., Заленский B.C. Теория,конструкция и расчёт строительных и дорожных машин. -LI.: Машиностроение, 1979. 407 с.

63. Семечкина М.Г. Структура фитомассы сосняков. Новосибирск: Наука, 1978. - 165 с.

64. Полищук А.П. Валка леса. I.I.: Лесная промышленность, 1972. - 176 с.

65. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. М.: МГУ, 1971. - 292 с.

66. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: Перевод с английского. М.: Мир, 1980. -510 с.

67. Кочегаров В.Г., Дербин В.М., Чайка О.Р. А.с. 1080963 (СССР). Устройство для очистки деревьев от сучьев. Опубл. в Б.И., 1984, 1йИ

68. Отраслевая инструкция определения экономической эффективности в лесозаготовительной промышленности и на лесосплаве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М.: ВНйПИЭИЛеспром, 1979. 340 с.

69. Грунд Ф. Программирование на языке Фортран 1У: Перевод с немец кого. М.: Мир, 1976. - 183 с.