автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Совершенствование технологических процессов производства цепы в условиях лесосеки (на примере Центрального экономического района РФ)

е

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛ1ИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (л-^ П0 ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

московский

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЛЕСА

На правах рукописи УДК 630*839-493

РЫЖКОВ АНДРЕЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА ЩЕПЫ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСЕКИ

(на примере Центрального экономического района РФ)

05.21.01. Технология и машины лесного хозяйства и лесозаготовок

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва — 1993

Работа выполнена на кафедре механизации лесозаготовок Московского государственного университета леса.

Научный руководитель —доктор технических наук,

профессор А! К. Редькин

Официальные оппоненты — заслуженный деятель науки и

техники РСФСР, доктор технических наук, профессор В. И. Алябьев;

кандидат технических наук, заведующий сектором лесопильно-деревообрабатывающей промышленности (ВНИПИЭИлеспром) Г. М. Михайлов

Ведущее предприятие — Московское управление лесами

Защита диссертации состоится на заседании специализированного совета Д.053.31.01 Московского государственного

г

часов, в аудитории 313.

Просим Ваши отзывы по автореферату направлять в ДВУХ ЭКЗЕМПЛЯРАХ С ЗАВЕРЕННЫМИ ПОДПИСЯМИ по адресу: 141001 Мытищи Московской области, МГУЛ. Ученому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУЛ.

Автореферат разослан « ./г» 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических паук, профессор Ю. П. СЕМЁНОВ

университета леса « .4 » . О^/^^уг^гг . 1993 года в

( I/ _ 1> я,

Поди, в печ. 1.09.93 г. Объем 1 н. л. Зак. 461 Тир. 100

Типография Московского государственного университета леса

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Ежегодно на лесопромышленных предприятиях Центрального экономического района РФ при проведении лесосечных работ образуется около 2,0 млн.куб.м. вторичных древесных ресурсов (ВДР), при этом перерабатывается лишь незначительная часть -порядка 20... 3035. Основным продуктом их переработки является щепа. Для ее производства на лесозаготовительных предприятиях используется высокопроизводительная рубильная техника отечественного и зарубежного производства. Вследствие специфических природ-но-производственных условий Центрального экономического района РФ эксплуатируется она неудовлетворительно. При проектной производительности в 30. .. 35 кбм. в час, фактическая производительность колеблется от 10 до 20 кбм. в час. Это объяснягтся отсутствием эффективных методик по оценке объемно-качественных характеристик ВДР и выбору технологических систем машин по их переработке. Исходя из этого, назрела и является актуальной проблема разработки этих методик.

Цель исследовании заключается в теоретической н практической разработке метода выоира эффективных технологических систем машин для производства щепы в условиях лесодефицитных районов РФ на примере ее Центрального экономического района, а такте методик прогнозирования объемов и качества ВДР, остающихся после проведения лесосечных работ.

Научная новизна заключается в следующем:

- разработаны имитационные модели функционирования систем машин по переработке ВДР, которые апробированы на ряде предприятий;

- разработана и внедрена в практику методика прогнозирования объемов вторичных древесных ресурсов, образующихся после проведения лесосечных работ, в виде алгоритма и ЭВМ-программы;

- выявлены законы распределения величин, характеризующих эксплуатационные показатели машин для производства щепы в условиях лесосеки, для реализаций их в имитационной модели;

- разработана регрессионная модель определения интенсивности образования ВДР при работе систем лесосечных машин в различных природно-производственных условиях, кале наиболее пригодная для использования на ЭВМ;

- уточнена статистическая модель лесосечного фонда лесозаготовительного предприятия с учетом более широкого спектра природных условий лесосек, отводимых в рубки главного и промежуточного пользований, для использования в имитационной модели процесса производства цены с целью генерации разнообразных природио-произ-водственных условий исходного древостоя, влияющего на образование ВДР;

- разработана классификация технологического процесса производства щепы в зависимости от структуры и места производства, типа операций и количества машин.

Лтактичеека;- ценность. На основании результатов исследований получены:

- ЭВМ-программа расчета оптимального состава систем машин и технологического процесса переработки сырья при разработке ТЭО реконструкции и строительства лесозаготовительных предприятий:

- технологические схемы производства щепы из ВДР для различных природно-производственных условий:

- ЭВМ-программы расчета количества и качества ВДР.

Практическая значимость работы состоит в том, что предложенная технология производства щепы на базе передвижных рубильных машин с использованием промежуточных лесоскладов позволяет повысить загрузку рубильной машины на 30...40%; уменьшить время наработки на отказ автощеповозов; увеличить продолжительность периода производства щепы. Это дает снижение себестоимости производства кубометра щепы на 100 руб.( в ценах декабря 1992 года). Предложенная методика определения объемов ВДР менее трудоемка и более точна в сравнении с принятыми способами расчета.

Апробация работы. Основные материалы исследований были доложены и обсуждены на научно-технических конференциях МЛТИ. проходивших в 1986...93 гг., на Второй Всесоюзной научно-технической конференции "Охрана и рациональное использование лесных ресурсов" в 1989г., на Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов в 1990 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных статей и 2 учебных пособия для студентов лесных специальностей.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы из 127 наименований. Основной текст изложен на 217 страницах машинописного текста с 37 рисунками и 46 таблицами. В

приложении представлены результаты аппроксимации объема хлнста в зависимости от его диаметра и длины, породы, бонитета: результаты регрессионного анализа данных имитации работы систем лесосечных машин в различных природно-производственных условиях: результаты статистической обработки данных лесосечного фонда лесозаготовительных предприятий Центрального экономического района 0Ф; результаты хронометражных наблюдений за работой машин по выработке щепы на лесосеке; программы расчетов на ЭВМ: копни актов внедрения и приемки-сдачи результатов научных разработок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы и излагаются основные положения, выносимые на защиту.

Глава 1 посвящена анализу исследуемой проблемы. Определены цели, задачи и методы исследований.

В настоящее время после проведения лесосечных работ на лесосеке остается древесина, многими классифицируемая как древесные отходы." К причинам образования и не использования древесных отходов можно отнести несоблюдение технологических норм, несовершенство и дороговизну технических средств, отсутствие приемлемых способов определения и оценки ВДР, остающихся на лесосеке, организационно-технологические трудности.

Применяемые методы оценки объемно-качественных характеристик сырья, такие как нормативный, балансовый, нормативно-балансовый и весовой, не совсем точны или трудоемки в использовании. Эти методы не учитывают совокупность факторов, влияющих на образование вторичных древесных ресурсов, главные из которых: сезон разработки: применяемая технология и типы машин на заготовке и вывозке; характеристики отводимого в рубку древостоя и другие.

Наиболее распространенным процессом переработки древесных отходов является выработка щепы передвижными рубильными машинами непосредственно на делянке, верхнем или нижнем лесоскладах. в некоторых случаях - промежуточном лесоскладе. Однако, ввиду объективных причин: малая площадь лесосек, обуславливающая низкую степень концентрации сырья; особенности большинства временных лесовозных дорог, влияющих на плохую проходимость автощеповозов; низкая интенсивность образования сырья и ьмсокая стохастичность при-

родно-производственных условий при высокой проектной производительности переработки сырья передвижными рубильными машинами, обуславливают низкую эффективность процесса переработки ВДР.

Производство щепы в лесу обладает всеми чертами высокомеханизированного производства, однако выработка на среднесписочную перрдпижную рубильную машину остается не высокой, главным образом из-за значительных внутрисменных простоев механизмов и машин. Так. по нашим исследованиям только по причинам организационно-технологического характера рубилыше машины теряют до 40% рабочего времени. Потери рабочего времени из-за отсутствия автоще-повозоа составляют 50... 6035. Разработанная методика определения оптимальных технологических схем построения и взаимодействия машин и механизмов для производства щепы в лесу позволяет за счет сок; ащеиия простоев повысить производительность и эффективность процесса производства щепы.

Теоретические вопросы оценки древесного сырья, технологии, организации и управления технологическими процессами заготовки и его переработки освещены в работах ученых МГУЛ. Санкт-Петербургской ЛТЛ. УЛТИ. ЛЛТИ, ВЛТИ. СибТИ, БТН. ЦШШМЭ. ВНИПИЭИлеспрома, КирНИШШа. КарШШЛПа. БНИИЛМа, НПО "Сплава" и др. Результаты их исследований и подходы к решению ряда частных проблем явились основой для решения задач исследования, а 'именно:

- выполнить анализ и классификацию технологических процессов н систем машин для производства цепы как объектов управления;

провести анализ и классификацию объемно-качественного состава сырья для производства щепы, методик и способов их определе-И'Т;;

- исследовать технологические процессы производства щепы на базе передвижных рубильных машин и определить необходимый состав параметров состояния, управления и показателей эффективности процессов с целью создания необходимых математических моделей для описания наиболее приемлемых технологических процессов производства щепы в условиях лесодефицитных районов Центрального экономического района РФ;

- разработать статистическую модель лесосечного фонда лесозаготовительных предприятий Центрального экономического района страны с целью определения вероятностных характеристик древостоя для реализации их в экспериментальной подели;

- провести исследования лесосечного фонда с целью создания

его статистической модели для реализации имитационных экишцинеы-тов с различными вариантами таксационных характеристик:

- определить объемно-качественные характеристики сырья в зависимости от применяемой технологии лесосечных работ, количества систем и состава систем лесосечных машин;

- разработать модель функционирования лесосечных 'ашин в конкретных природно-производственных условиях лесосек главного и промежуточного пользований:

- провести исследования работы наиболее распространенных машин для производства щепы в условиях лесосеки с целью определения их вероятностных временных и нагрузочных характеристик при реализации имитационных экспериментов с различными вариантами систем машин;

- разработать и внедрить общие рекомендации по Формированию систем машин для производства щепы в условиях лесосеки по типу, численности и структуре применительно к конкретным природко-про-изводственным условиям;

- разработать и внедрить в практику методику прогнозирования объемно-качественных характеристик ВДР в конкретных прнродно-про-изводственных условиях лесосек При использовании различных технологий и систем машин;

- разработать и внедрить в практику методику выбора технологических систем машин по типам и численности для производства щепы в условиях Центрального экономического района РФ.

Ео второй главе выполнен анализ ВДР по качеству, остающегося после проведения лесосечных работ, что дало возможность классифицировать вторичные древесные ресурсы по ряду признаков, выявить наиболее характерные и перспективные формы процессов их переработки.

В предложенной классификации ВДР после проведения лесосечных работ подразделяются на отходы лесозаготовок (пни, корки, сучья, кора, ветви, опилки, обломки стволов, вершины); потери и отпад древесины (сухостой, подрост, валежник, тонкомер, дровяные отрезки после раскряжевки). Также предложена классификация вторичных древесных ресурсов в зависимости от типа применяемого технологического процесса лесосечных работ и классификация технологического процесса производства щепы в зависимости от места её производства, по числу операций и машин их выполняющих.

Технологический процесс производств щепы в лесу нами преде-

- о -

тавлен технологическими линиями. в основе которых лежит использование различных технических средств, выполняющих одну и ту же Операции с выработкой щепы различного качества на основной, до-полшт'мыюй и совмещенной линиях.

Для сравнительной оценки производственных процессов, внедрения или использования технических средств в работе принят не один универсальный показатель, а система критериев эффективности:

- загрузка рубильной машины по времени:

- удельные капитальные вложения;

- себестоимость работ.

В третьей главе выполнен анализ технологических структур процесса производства щепы в лесу. Задачей анализа явились отбор и систематизация наиболее характерных и перспективных технологий, способов выполнения его операций и связей между ними для дальнейшей реализации их в математической модели.

Технологический процесс (ТП) производства щепы в лесу обладает сложной многоуровневой структурой:

- машинная единица операции(1 уровень);

- операции технологического процесса(2 уровень);

- технологический процесс(3 уровень).

Цель исследований позволяет ограничиться рассмотрением двух .верхних уровней структуры производства.' На первом уровне ТН производства щепы в ласу рассматривается как единое целое во взаимодействии с проводимыми лесосечными работами. Наиболее распространенными в настоящее ерем являются технологии производства щепы непосредственно на делянке, верхнем лесоскладе или на промежуточном лесоскладе.

На втором уровне ТП производства щепы рассматривается как совокупность входящих в него технологических операций. В работе учтены: время наработки на отказ и нахождении в ремонте; скорость передвижения по лесным дорогам и дорогам с твердым покрытием; время заполнения контейнера автощеповоза щепой при -переработке рубильной машиной тонкомера и вершин. Поэтому цели исследований выполнены при рассмотрении всего комплекса операций, формирующих

та.

Анализ существующих способов реализации ТП переработки ВДР в щепу позволяет выделить два основных, приемлемых для использования в Центральном экономическом районе РФ.

Первый способ, наиболее распространенный, связан с выработ-

<

кой щепы непосредственно на делянке, имеющей хорошие подъездные пути, к достаточно большой запас сырья, обеспечивающим бесперебойную работу передвижных рубильных машин и автощеповозов.

Второй способ, предлагаемый нами, предусматривает выработку щепы на промежуточном лесоскладе при больаюй деконцентрации сырья и малой степени интенсивности его образования на лесосеке с плохо устроенными подъездными путями.

В работе рассматривались тзкже элементы технологического взаимодействия III производства щепы в лесу со смежными фазами лесосечных работ и вывозкой. Основным способом учета взаимосвязи производства щепы с лесосечными работами является взаимодействие через интенсивность образования сырья на верхнем лесоскладе и характеристикой сырья, остающегося после применения различных типов и систем лесосечных машин, влияющих на объемно-качественные характеристики сырья.

Также. в третьей глазе разработана иерархическая структура ТП производства щепы в условиях лесосеки, которая представлена комплексом моделей: статистической моделью лесосечного фонда, отводимого в рубки главного и промежуточного пользований в лесозаготовительном предприятии; регрессионной ьоделыо работы лесосечных машин; аналитической детерминированной моделью для расчета объемно-качественных характеристик вторичных древесных ресурсов; имитационной моделью для определения эксплуатационных характеристик систем машин для переработки ВДР в щепу; аналитической детерминированной моделью с целью получения технико-экономических показателей работы систем машин при работе по различным технологическим схемам. На образование ВДР, пригодных для производства щепы. значительное влияние оказывают работа систем лесосечных маши и технологические схемы разработки лесосек.

Для нахождения интенсивности образования сырья при производстве щепы, связанной с функционированием систем лесосечных машин. предложена регрессионная модель в виде уравнения зависимости производительности систем лесосечных машин пслм от среднего расстояния трелевки 1ср. ликвидного запаса на гектаре площади лесосеки Ол> среднего объема хлыста 0С)| и породного состава Р<,. .т.е.:

пГЛ„ = "о + 'Vi.,,-+ в2* О., + Из' О«-,,+ "'Г •

где Вн. в4 - коэффициенты ртрессннного уравнения.

Интенсивность образования З-того вида ВДР I) Еыразится следующим выражением:

где Р] - процент образования ¿-того вида ВДР.

В основу построения имитационной модели (ИМ) положена схема функционирования, так называемых схем-агрегатов, разработанная членом-корреспондентом АН СССР Н.Н.Бусленко.

ИМ технологического процесса щепы в условиях лесосеки включает несколько взаимосвязанных блоков, имитирующих процесс в "особых точках": сбора и транспортирования ВДР, пригодного для производства щепы: процесс выработки щепы передвижными рубильными машинами; процесс транспортирования щепы автощеповозами; процессы перебазировки всех машин системы.

В четвертой главе описан алгоритм и ЭВМ-программа модели лесосечного фонда, отводимого в рубки главного и промежуточного пользований лесозаготовительного предприятия. При построении статистической модели соблюдался принцип блочностн: блок генерации координат элементов лесосырьевой базы; блок расстоянии между элементами лесосырьевой базы: блок генерации древостоя (рис.1).

В блок генерации координат элементов лесосырьевой базы включено количество лесосек главного и промежуточного пользований: количество промежуточных и нижних лесоскладов и координатные зависимости между ними.

Блок генерации расстояний состоит из расстояний от лесосек до ближайшего промежуточного лесосклада, до нижнего лесосклада и до потребителя щепы.

Блок генерации древостоя определяет площадь лесосек, количество деревьев на гектаре, породный состав, показатель бонитета, долю деловых н дровяных деревьев, и распределение деревьев каждой породно-качественной группы по диаметрам.

Алгоритм расчета ВДР, остающихся после проведения лесосечных работ, основан на определении первоначального объема древостоя, отводимого в рубку, и представлен на рис.2.

Далее в зависимости от сезона, применяемой технологии лесосечных работ и технологии вывозки, а также машин их выполняющих, рассчитываются по нормативным данным потери древесины на разных стадиях лесосечных работ и баланс ВДР, пригодн»х для производства щепы.

С НАЧАЛО

генерирование полярных коордичдт

объектов л1созя-

готовмтельного

предприятия <лзп)

определение 061де го кол-ва деревьев нй j—ой лесосеке

т

ГЕНЕРИРОВАНИЕ КОЛ 6й ДЕРЕВЬЕВ НЙ Гй ¿-ОЙ ЛЕСОСЕКИ

"13-

определение площ1

ди лап. рассточний

МЕЖДУ ОБЪЕКТАМИ ЛЗП

-»С*1КОНЕи )

ГЕНЕРИРОВАНИЕ ПЛОЩАДИ 1- ой

ЛЕСОСЕКИ

Ч .

Определение количества

деловых<дров<жых> деревьев т-ой ступени толщины Ндк.|т=рд(т>* Ндк]

ГЕНЕРИРОВАНИЕ породного состава. 60нитетд. класса возраста ,]-ой лесосеки

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛ-ВА ДЕРЕВЬЕВ СГЕНЕРИРОВАННОЙ к-ОЙ ПОРОДЫ ОЙ ЛЕСОСЕКИ

X

Рк- дол« к-ой

породы в общем породном составе лесосеки

Л

-11-

ГЕНЕРИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ О «РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕЛОВЫХ (ДРОВЯНЫХ) ДЕРЕВЬЕВ

по т-ступенам тол-

_ШИНЫ

ГЕНЕРИРОВАНИЕ ПРОЦЕНТА ДЕЛОВЫХ ДЕРЕВЬЕВ В Общем КОЛИЧЕСТВЕ ДЕРЕВЬЕВ

* К-ОЙ ПОРОДЫ

'Определение кол-

вй деловых деревьев К-ой породы ^-ой лесосеки

НдК,|=Рд К*МК^

дола деловых

рдк — деревьев 6 06шем количестве дере— . вьев К-ой породы

I

ААределение количества дровяных дере. вьев к-ой породы

Ндрк^Рдрк'М^ Рдрк = 1 - Рдк

Рис.1. Алгоритм модели лесосечного фонда лесозаготовительно' го предприятия. • ,

блок генерации лесосек и

древостоя

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМА ЗАГОТОВКИ НЯ ЛЕСОСЕКЕ

ЗАДАНИЕ СПОСОБА

заготовкам вывозки, систем машин их выполняющих

определение интенсивности рйэрд&отки 1-ом лесосеки

-С1<

олм

i * блок • моделирования 1 текущего времени

расчет потенциального сырья для выработки шепы в условиях^ - . лесосеки о (г

определение объема потерь древесины нй 1 -он лесосеке

СЭР(0

определение объема сырья для выработки щепы

ча>=ор,<о-ар<о

Рис.2. Алгоритм расчета объемов вторичных древесных ресурсов

В целом, на основе применения теории схем-агрегатов решается задача в следующей постановке в общем виде:

Й = Р[и,(Х„ Х2), и2(Х„ Х2), и3(Х3, Х4), и4, и5(и4, и3П ч*н„р1

где - объем перерабатьшаемых вершин: Х1 - таксационные характеристики лесосеки; Х2 - технология лесосечных работ и тип вывозки древесины; и2 - объем перерабатываемого тонкомера, и вершин: и3 - схема технологического процесса производства щепы в условиях лесосеки; х3 - количество лесосек; х4 - расстояние между элементами лесосырьевой базы: и4 - состав системы машин по типам; 1>5 - состав системы машин по численности.

В пятой главе описывается методика н результаты экспериментальных исследовании процесса производства щепы на лесосеке. Целью исследований, проводившихся на предприятиях Московского, Владимирского и Смоленского управлений лесами, являлось выявление статистических закономерностей изменения фактических параметре»: лесосечного фонда, отводимого в рубки главного и промежуточно« пользований (законы распределения лесосек по площади: по количеству деревьев на единице площади; по бонитету; по породномз составу: по процентному содержанию деловых(дровяных) деревьев: п( диаметру деревьев на высоте 1,3 м; по расстоянию от лесосеки д< промежуточного лесосклада; до нижнего лесосоада; до потребителя); параметров состояния процесса производства цепы в условия; лесосеки (законы распределения времени набора груза: маневрирования; сброса груза погрузочно-транспортной машиной (ПТМ) ЛТ-168А скорости передвижения ПТМ н автощеповоза ТМ-12 (ЛЩ) по дорога! общего пользования и лесным дорогам в груженом и порожнем состоя ниях: скорости передвижения рубильной машины ТТ-ЮООТУ по дорога общего пользования и лесным дорогам; времени наработки на отказ времени ожидания и нахождении в ремонте; времени разгрузки и пог рузки сменного контейнера (СК) на астощегювоз с последующим не пользованием результатов в составе имитационной модели процесса Оценка степени адекватности модельного процесса реальному с ис пользованием полученных зависимостей составила 90...95 %.

Шестая глава посвящена сравнительной производствйшо-эконо иической оценке различных технологических способов выполнени операций производства щепы в условиях лесосеки и их пзаимодейс твия ме.кду собой. Оценка проводилась с использованием гаге:::!п

- 13 -

ческих методов и разработанных алгоритмов.

Установлено, что использование промежуточных лесосклздоз совместно с верхними при производстве щепы из ВДР после проведения лесссечных работ, снижает простои рубильных машин и автощепо-возов. увеличивая тем самым их производительность и улучшая технико-экономические показатели ТП в целом. На рис.3 и 4 представлены зависимости коэффициента загрузки рубильной машины при производстве щепы непосредственно на лесосеке (с комплектом машин ТТ-ЮООТУ. ТМ-12 со сменными контейнерами) к с использованием промежуточных лесоскладов (с комплектом машин ЛТ -168А, ТТ-ЮООТУ. ТМ-12 со сменными контейнерами) в зависимости от состава системы машин.

1

ш=3 \

т—2 -7-1

\т=1 •

\ш=0 »

- Ир

».о

9.8

».6

0.4

0.2

1

п=3 \

У

п=2 , V

\ 1 1

Ж- \и=1

2 3

количество Аатснщп&ьазаа

КОЛНЧЬСТВО 1ЮГТУЗОЧ110-ТРАНСП01Т11ЫХ МЛ1ШШ

Рис.3. Зависимость коэффициента загрузки кр рубильной машины ТТ-ЮООТУ при производстве щепы на лесосеке от состава машин в в системе: ТТ-1000ТУ(1)+ТМ-12 (1.....4) + СК(ш=0.....3)

Рис.4. Зависимость коэффициента загрузки Кр] рубильной машины ТТ-ЮООТУ при производстве шепы на промежуточном лесоскладе от состава машин в системе:

ЛТ-168А(1.....6)+ТТ-1ОООТУ(1) +

ТМ-12(п=1.....3)+СК(2)

и

1

4

На рис.5 и 6 представлены зависимости себестоимости производства щепы по комплектам машин в системе. Результаты моделирования свидетельствуют о том. что при производстве щепы с использованием промежуточных лесоскладов загрузка машин по времени возрастает от 0,33...0.47 до 0.76...0,88 со снижением себестоимости производства щепы до 950 руб/кбм.

Рис.5. Зависимость себестоимости производства щепы на лесосеке от состава машин в системе:

ТТ-1000ТУ(1)+ТМ-12(1.....4) +

СК(т=0.....3)

Рис.6. Зависимость себестоимости производства щепы на промежуточном лесоскладе от состава машин в системе:

ЛТ-168А(1.....6)+ТТ-1000ТУ(1) +

ТМ-12(п=1.....3)+СК(2)

Седьмая глава посвящена разработке принципов практического использования результатов исследований в виде задач оценки ВДР и Проектирования ТП производства щепы в условиях лесосеки. Приведены ¿результаты внедрения исследований в лесопромышленных предприятиях.

¡Промышленное внедрение результатов выполненных исследований включало использование ЭВМ-программы расчета объемов ВДР в НПО

"Силава", Москворецком леспаркхозе и "Подольсклесхозе" при расчете баланса сырья. Второе направление внедрения заключалось в использовании комплекса ЭВМ-программ для расчета оптимального состава систем машин и технологического процесса переработки сырья, при разработке ТЭО реконструкции и строительства .лесозаготовительных предприятий в Московской, Владимирской, Смоленской областях. Нижнекамске и Нижневартовске.

Основные положения методики внедрены в учебный процесс лесотехнических вузов в виде двух учебных пособий для студентов с целью использования в дипломном и курсовом проектировании.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДи И РЕКОМЕНДАЦИИ .

1. Одним из важных условий рационального использования ВДР в лесозаготовительной отрасли является оценка количества и доступность их переработки. В отечественных и зарубежных исследованиях способы оценки ВДР, вопросы оптимизации режимов работы систем машин но' переработке их в щепу изучены недостаточно полно. Этим обусловлена необходимость дополнительных исследований и разработка методик определения количественных параметров ВДР, технико-экономической оценки их доступности, выбора оптимальных технологических процессов переработки в условиях малолесных районов Центрального экономического района РФ.

2. Установлена взаимосвязь процесса образования ВДР в зависимости от качества отводимого древостоя, применяемой технологии лесосечных работ, способа рубок, марок наиш на вывозке древесины, сезоном проведения работ. Основным фактором, определяющим взаимосвязь лесосечных работ с работами по переработка ВДР в щепу. являются интенсивность образования сырья и технологические запасы для производства щепы на лесосеке или на промежуточных/ле-соскладах.

3. Для решения поставленных задач разработан комплекс математических моделей, включающий:

- базу данных с аналитической моделью определения объемно-качественных параметров ВДР:

- регрессионную модель функционирования лесосечных машин в различных природно-производстпенных условиях лесосеки:

- стохастическую модель дреиостоя, отводимого п рубки главного и промежуточного пользовашт;

- имитационную модель процесса производства щепы с использованием рубильной, погрузочно-транспортных маши*) и автощеповозов со сменными контейнерами в различных природно-производственных условиях лесопромышленных предприятий;

- аналитическую модель расчета технико-экономических показателей эффективности процесса производства щепы.

4. Разработанные и предлагаемые математические модели имеют новизну или уточняют существующие.

Аналитическая модель прогнозирования объемно-качественных характеристик ВДР позволяет учитывать максимальное количество управляющих воздействий на процесс их образования. Контроль точности результатов расчета с проверкой весовым способом показал достаточную степень адекватности реальному процессу.

Модель древостоя включает моделирование таксационных параметров деревьев, площадей лесосек, отводимых в рубку на лесосеках главного и промежуточного пользований; расстояний между объектами лесосечного фонда.

Регрессионные уравнения позволяют определить интенсивность образования сырья на лесосеке при работе систем лесосечных машин в различных природно-производственных условиях.

Статистические закономерности временных, скоростных и объемных показателей работы рубильной, погрузочно-транспортной машины и автощеповоза показали достаточно высокую степень адекватности их реальному.

5. Установлено, что уменьшение простоев рубильной машины возможно при применении традиционной технологии заготовки щепы непосредственно на лесосеке путем использования сменных контейнеров и повышенного количества автощеповозов. Коэффициент загрузки рубильной машины в этом случае повышается на 20. . .30% и достигает предельных значений для этого вида технологического процесса от 0,18 до 0.58, что дает снижение себестоимости производства одного кубометра щепы на 350 рублей (в ценах декабря 1992 года).

6. Применение схемы заготовки щепы с использованием промежуточных лесоскладов ведет к значительному повышению загрузки рушильной машины вследствие роста концентрации сырья перед ней и Улучшает условия эксплуатации дорогостоящих машин на колесном ходу .Значительные капитальные вложения, связанные с приобретением дополнительных машин в системе, обустройством промежуточных леС О'с Кладов. оправдываются снижением себестоимости заготовки одного

кубометра щепы на 100 рублей (в ценах декабря 1992 года).

7. Практическая реализация разработанных в диссертации методов и алгоритмов оценки вторичных древесных ресурсов к совершенствования технологических процессов их переработки в щепу осуществлялась на предприятиях Центрального экономического района РФ. Методический подход, представленный в работе, может быть использован в других лесозаготовительных регионах страны.

Методические и технологические разработки используются в учебном процессе для студентов специальностей 2601 и 3112.

Основные результаты работы представлены в следующих научных статьях:

1. Рыжков А. Е. 1С вопросу выбора технологических вариантов производства технологической щепы. - В сб.научн.тр. МЛТИ. Вып.189, Механизация лесозаготовок, 1987, с.23...27.

2. Рыжков А.Е.. Королев А.Г. Моделирование процесса производства щепы из лесосечных отходов и малоценной древесины в малолесных районах. - В сб.научн.тр. МЛТИ: Технология и механизация лесопромышленного производства. Вып.212. М., МЛТИ, 1989, с. 18...22.

3. Рыжков А.Е. Экологические аспекты использования древесный массы, остающейся после проведения лесосечных работ. - /Тезисы докладов Второй Всесоюзной научно-технической конференции "Охрана и рациональной использование лесных ресурсов"/. 1989, с.149...151.

4. Рыжков А. Е. Вопросы концентрации малоценной древесины в малолесных районах. - В сб.научн. тр. МЛТИ: Вып.226. Проблемы лесопромышленного производства комплексных лесных предприятий, 1990, С.11...15.

5. Рыжков А.Е., Спрыгин В.И. Методика определения ресурсов древесных отходов при проведении лесосечных работ. - /Тезисы докладов Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов. г.Мытищи, 20-22 ноября 1990 г./, с.92...93.

6. Рыжков А.Е. Статистическая модель древостоя лесосек главного и промежуточного пользования. - В сб.научн.тр.МЛТИ: Проблемы лесопромышленного производства комплексных лесных предприятий. Вып.243 - М.: МЛТИ, 1991. с.5...8.

7. Рыжков А.Е.. Спрыгин в.И. Методика определения ресурсов древесных отходов при проведении лесосечных работ. - В сб.научи, тр. МЛТИ: Проблемы лесопромышленного производства комплексных

- 18 -

лесных предприятий. Вып.243-М;: МЛТИ, 1991. с.8...12.

8. Рыжков А.Е.. Захариков В.М. Определение'связи мехду работой систем лесосечных машин и систем машин для производства щепы из лесосечных отходов. В сб.научн.тр.МЛТИ: Проблемы лесопромышленного производства комплексных лесных предприятий. Вып.243 -М. : МЛТИ, 1991. с. 12. ..15.

9. Рыжков А. Е. Экологические аспекты использования древесной массы, остающейся после проведения лесосечных работ, и метод их оценки для практического использования. - В сб.научи, тр. МЛТИ: Результаты фундаментальных исследований по приоритетным научным направлениям лесного комплекса страны. Вып.242. - М.: МЛТИ, 1991, с.104...107.

10. Рыжков А.Е.. Рыжкова Т. В. Статистические исследования лесосечного фонда предприятий лесного комплекса Центрального экономического района. - В сб.научн. тр. МЛТИ: Вып.237. Проблемы лесопромышленного производства комплексных лесных предприятий, 1993, стр.3. ..5.

11. Рыжков А, Е. Исследование параметров работы систем машин по производству щепы в условиях лесосеки. - В сб.научн. тр. МЛТИ: Вып.237. Проблемы лесопромышленного производства комплексных лесных предприятий. 1993, с.И... 14.

12. A.Rychkov. W.Zacharikov, M.Ostrowsky. Computersystem zur Fassung der technologischen Beschlüsse auf den Abholzplatzen. /Titel des Vortrages zum 27 Internationalen Symposion "Mechanisierung der Waldarbeit" in Thessaloniki; 1993/.

В учебных пособиях:

1. Верхов И.Ф., Макуев В.А.. Рыжков А. Е.. Старостин В.В. Системы машин и технология лесосечных работ. Учебное пособие для студентов всех специальностей лесного факультета. М.. МЛТИ, 1988, 99с.

2. Никишов В.Д., Рыжков А.Е., Макуев В.А., Старостин В.В. Заданны и оборудование лесозаготовок. Машины и технология производства щепы на лесосеке. Учебное пособие для студентов всех специальностей лесного факультета. М.. МЛТИ. 1991, 71с.