Технология лесозаготовки

Великий внесок у вирішення  технічних, екологічних та технологічних

проблем лісозаготівельного виробництва, оптимізації складу технологічних  процесів, систем машин і режимів  їх роботи внесли вітчизняні вчені  Г.М. Анісімов, В.І. Патякін, В.Н. Меньшиков, В.Г. Кочегаров, А.К. Редькін, В.К. Кур'янов, М.М. Овчинников, В.С. Сюнев, І.Р. Шегельман, С.М. Базаров, Е.Ф. Герц, П.Б. Рябухін, О.Н. бурмастрів, Ю.А. Шірнін, І.В. Григор'єв, В.А. Макові, В.А. Іванов, В.М.Котиків, В.П. Корпачев, В.Н. Андрєєв, Ю.Ю. Герасимов, І.Р. Шегельман, А.І. Никифорова, вчені МГУЛ, СПбГЛТА, ВГЛТА, УГЛТУ, ПетрГУ, САФУ, БрДУ, ЦНІІМЕ, ГСКБ ОТЗ, КарНІІЛПКа, та ін

Аналіз раніше виконаних  наукових робіт показав, що виконані

дослідження стосувалися як вивчення окремих  лісозаготівельних машин і технологічних  операцій, так і енергетичних властивостей систем машин без обліку стохастичного  характеру самого процесу виробництва, викликаного статистичними полем  стану природних деревостанів і  статистично роботою обладнання.

Пошуку оптимального розкрою  хлистів присвячено багато роботи таких  вчених як Анучин Н.П., Дворецький І.Т., Степаков Г.А., Якубіцкій В.А., Вільке Г.А., Батин Н.А., Петровський В.С., Червіноський В.А., Залгаллер І.А., та ін

В основі цих робіт лежить вивчення закономірностей профілю  хлиста

рішення задач  оптимізації розкряжування хлистів для стаціонарних розкрежовочних установок розташованих на нижніх складах. завдання оптимізації розкрою хлистів на лісосіці методами лінійного і квадратичного програмування ними не досліджувалися і не розглядалися.

Науково-технічна проблема підвищення ефективності лісозаготівельного виробництва  є досить складною. Її рішення становиться  можливим тільки на основі комплексного підходу, що включає побудова математичних моделей, адекватно відображають складні  процеси виробництва лісоматеріалів в системі «технологія-ліс» і  формулюють принципи оптимізації технологічних  процесів. Так ж необхідне вдосконалення  енергетичного устаткування, пристосованого до роботи на подрібненої деревині з лісосічних відходів дров.

На лісосіках підприємств  України експлуатуються трелювальні  трактори Онезького, Мінського, Харківського і Алтайського тракторних заводів  різних років випуску. Типорозмірний ряд цих тракторів не є раціональним, оскільки ці моделі за своїми параметрами не завжди відповідають природно-виробничим умовам їх експлуатації на лісосіках України.

Так за останніх сорок років  вітчизняні та зарубіжні заводи-виробники  створили та модернізували понад 800 моделей техніки. Аналіз показує, що ізних 57 % чокерні трактори та скідери, 20 % звалювальні машини та харвестери і 23 % форвардери і безчокерні трелювальні трактори з гідравлічними маніпуляторами (Стрельцов  «Структурний аналіз розвитку лісозаготівельних тракторів»).Частка тракторів з гусеничним рушієм не перевищує 20 %.

Методологічні основи технологічного аналізу лісозаготівельного виробництва  і способи визначення зазначених характеристик викладені у роботах  В.І.Алябьева, Н.Г.Багаева, С.В.Гурова, В.М.Захарікова, Р.Н. Ковальова, В.Н.Меньшикова, Н.П.Мошонкіна, Ф.А.Павлова, А.К.Редькіна, Е.О.Салмінена, С.С.Стороженко та ін. В залеж ності від розв'язуваних завдань динамічного часу розглядаються авторами як окремі реалізації детерміновані функцій часу, та реалізації чисто випадкового стаціонарного процесу достатньо більшої в порівнянні з інтервалом кореляції процесу тривалості .

 

2. Вибір технології лісозаготівельних робіт

Для ефективної організації  лісозаготівельних робіт необхідно  мати докладну інформацію про природно-виробничі  умови місць лісозаготівель.

Природно-виробничі умови  місць рубок - це сукупність всіх чинників, що впливають на вибір і обґрунтування комплектів машин і технологічного процесу лісозаготівель.

По відношенню до лісозаготівельних  машин чинники діляться на внутрішні  і зовнішні.

Внутрішні чинники визначаються конкретною структурною схемою і  організацією її використовування.

Зовнішні чинники обумовлені дією навколишнього середовища.

До зовнішніх відносяться  параметри предметів праці і  природні умови, до внутрішніх - виробничі  умови, основні параметри і конструктивні  особливості машин.

У числі найважливіших  природно-виробничих чинників звичайно виділяють п'ять груп

Інформація  про природно-виробничі умови, пов'язана  з метеорологічними показниками, збирається за даними гідрометеорологічних станцій  або постів.

Інші чинники оцінюються працівниками виробничого відділу  на основі щорічних спостережень.

Після відведення лісосіки вибирають  технологічний процес лісозаготівель; проводиться спрощене вишукування  траси лісовозного вуса; обґрунтовують  вибір місць під верхні склади; намічають розташування волоків  і оформляють супровідні документи (технологічна карта).

Вибір технологічного процесу  лісозаготівель на підприємстві здійснюється на підставі наявних виробничих потужностей.

При нарощуванні об'ємів заготівки  або при оновленні парку лісозаготівельної  техніки на підприємстві необхідно  проводити додаткові дослідження  за рішенням наступних задач:

Обґрунтувати доцільність  переходу на нову технологію заготівлі  і вивезення лісу; здійснити вибір  оптимального комплекту лісозаготівельних  машин і устаткування з широкого спектру техніки (як зарубіжної, так  і вітчизняної), представленої на ринку.

Вирішення вибору і обґрунтування  технологічного процесу лісозаготівель та комплектів машин і устаткування ускладнене різноманітністю можливих технологічних процесів (заготівка  в хлистах, сортиментах, дерев і  ін.), лісозаготівельних машин (трактори з тросочокерним устаткуванням, з маніпулятором, з пачковим захопленням, харвестер, форвардер, звавалочно-пакетуюча машина і ін.), автопоїздів.

Питання щодо обґрунтування  комплектів машин і вибору технології розв'язується фахівцями лісозаготівельного підприємства або із залученням науково-дослідних  або проектних організацій.

Після визначення кількісного  складу бригад, комплектів машин і  устаткування для розробки лісосіки приступають до проектування виробничих елементів лісосік (розташування верхніх  складів, вибір схеми та розмітку трелювальних волоків, розміщення складу ГСМ, побутового будиночка і ін.).

До кожної лісосіки повинен  бути підведений лісовозний вус. Вуси можуть бути грунтовими, зимовими, лежневими, складальними, на хворостяній подушці.

Тип вуса лісовоза вибирається  залежно від виду лісовозного  транспорту, грунтово-кліматичних умов, наявності дорожно-будівельних матеріалів.

Розміщення вусів в  межах лісосічного фонду залежить від розмірів лісосік і вартості будівництва і утримання 1 км вуса, витрат на трелювання, наявності і  стану існуючої транспортної мережі.

Вибір місця розташування верхнього складу на лісосіці визначається виходячи з умов місцевості, відстані трелювання, вибору технологічного процесу  та комплекту машин та устаткування, набору технологічних операцій.

Площа верхнього складу повинна  бути достатньою для розміщення на ній необхідного запасу деревини і устаткування (для штабелювання, відвантаження і вивезення, заготівки  тріски і ін.).

Схеми розміщення волоків  вибирають для кожної лісосіки з  урахуванням рельєфу місцевості, її розмірів і конфігурації, лісівничих вимог та ін.

Схему з паралельним розміщенням  волоків застосовують при рівнинному рельєфі місцевості, її використання дозволяє чіткіше витримувати розмітку волоків на місцевості, спрощує забезпечення оптимальної черговості робіт з дотриманням умов безпеки, але при цьому дещо збільшується середня відстань трелювання деревини.

Один з різновидів паралельної  схеми - метод широкого фронту (мал. 8а) - коли на лісосіці є декілька верхніх  складів, розташованих уздовж вуса, а  до кожного з них примикає два-три  волока. Схема застосовується в тих  випадках, коли верхні склади виконують  функції відвантажувальних пунктів (прості і витрати на їх підготовку дуже малі).

Схему з віяловим розміщенням  волоків застосовують для всіх типів рубок на лісосіках витягнутої форми. По цій схемі один-два магістральних волока проходять на всю глибину лісосіки, до них примикають під кутом пасічні волока.

Схема з діагональним розміщенням  волоків рекомендується для лісосік з пересіченим рельєфом місцевості. Її застосування ускладнює розмітку волоків і пасік, але дозволяє скоротити відстань трелювання.

У лісозаготівельної промисловості  і в лісовому господарстві знаходять  широке застосування трелювальні трактори Онезького тракторного заводу з  різними технічними параметрами  і рішеннями, які повинні відповідати  умовам їх експлуатації та технології робіт. На базі трелювальних тракторів  створюються різні лісові машини. Тому постановка і вирішення задачі синтезу оптимальних лісозаготівельних  машин дозволить визначити їх оптимальні параметри і режими роботи з урахуванням технології лісосічних робіт.

Оптимальними системами  зазвичай називаються системи автоматичного  управління та системи передачі і  переробки інформації, найкращі в  тому чи іншому сенсі. Ці системи можуть бути як із зворотними зв'язками, так  і без них.

Задача синтезу оптимальних  лісозаготівельних машин включає  в себе наст у пні етапи:

Визначення математичної моделі об'єкта управління, тобто визначення функціональної залежності вихідної величини кута повороту вала трансмісії від  вхідного впливу з боку волока на об'єкт, яка може бути задана різними способами, і, зокрема, системою диференціальних  рівнянь або передавальними функціями  трелювальний системи;

Оцінку обмежень як внутрішніх, властивих об'єкту управління фізичних процесів, так і накладених штучно, ззовні; Визначення бажаного поведінки  об'єкта управління;

- Завдання певної мети  управління і вибір відповідно  з цією метою критерію оптимальності  функціонування, що характеризує  ефективність управління;

- Визначення стратегії  керуючого пристрою, тобто такого  алгоритму роботи цього пристрою, який при зазначених вище умовах  забезпечує екстремум критерію  оптимальності, тобто максимальну  ефективність управління;

- Схемну реалізацію керуючого  пристрою у відповідності зі  знайденим алгоритмом його роботи.

Якість синтезуючої оптимальної  лісозаготівельної машини залежить від правильності вибору критерію оптимальності, який характеризує ефективність управління, а досягнення екстремуму цього критерію є метою управління. Обґрунтування  вибору того чи іншого критерію оптимальності  пов'язано з конкретними техніко-економічними умовами роботи лісових машин  в теорії оптимальних систем не розглядаються. Будь критерій оптимальності є аналітична оцінка оптимізується якості системи, що залежить від її параметрів, що задає  і збурюючих впливів на неї і вхідного впливу на об'єкт управління, який формується керуючим пристроєм.

Зазвичай критерій оптимальності  виражається у вигляді функціонала  якості, що залежить від функції  управління, а оптимальне управління визначається як функція, що реалізує екстремум критерію якості, тобто  функціоналу. Наприклад, якщо до трелювальний системи пред'являються вимоги максимальної точності, то критерієм оптимальності  може служити інтеграл

Таке управління і процеси  в трелювальний системі є оптимальними. Відхилення критерію I від екстремального значення може служити мірою погіршення якості трелювальний системи. Зазвичай ставиться завдання досягнення екстремуму одного функціоналу, але можуть накладатися  додаткові умови і обмеження  на будь-які інші функції та функціонали. При цьому визначаються диференціальні рівняння, передавальні функції з  взаємозв'язком конструктивних параметрів трелювальний системи, статистичні  характеристики мікропрофілю лісових волоків і методика пошуку екстремуму функціоналу.

В якості технічного рішення  керуючого пристрою, що забезпечує екстремальне значення критерію функціонування лісозаготівельної системи машин  є її модулі, наприклад технологічний, транспортний та інші.

 

 

Вступ

Основу лісопромислового комплексу України становить  лісове господарство. Воно вивчає, веде облік і проводить роботу щодо збереження лісів, посилює їхні корисні  природні властивості, забезпечує розширене  відтворення та поліпшення їхньої якості, підвищення продуктивності, а також  сприяє раціональному використанню земельного лісового фонду і невиснажливому користуванню лісом для забезпечення потреб у деревині та іншій лісовій  продукції. Основи ведення лісового господарства визначено відповідними законодавчими актами (лісове законодавство, лісовий кодекс України). Для лісового господарства України характерні захисний та захисно-промисловий напрями  ведення. Заготівлю деревини в порядку  рубок головного користування проводять  у межах розрахункової лісосіки, а при веденні рубок догляду  за лісом — виходячи з необхідності поліпшення породного складу та якості лісів. Лісове господарство України розвинуто переважно в Українських Карпатах, на Поліссі, в Кримських горах, в лісостеповій і частково в степовій зонах.

Загальна  площа лісового фонду України  становить 10,8 млн. га, у тому числі  вкрита лісом — 9,4 млн. га.

Лісистість  становить 15,7%. Запаси деревини становлять 1,74 млрд. куб. м. Основна частина лісів  перебуває у віданні державних  органів лісового господарства, решту  передано у безстрокове користування сільськогосподарським підприємствам  або закріплено за іншими міністерствами і відомствами.

Лісовий фонд України характеризується переважанням листяних і хвойних порід і  нерівномірним розміщенням ресурсів деревини по території. Найбільша концентрація їх в Українських Карпатах (40,5% площі  цього регіону), Кримських горах (32%) і на Поліссі (25,1%); у лісостеповій зоні цей показник становить 13,2%, у  степовій — 3,8%. До найбільш лісистих областей належать Закарпатська, Івано-Франківська, Рівненська, Житомирська, Волинська  і Чернівецька.