CC BY
84
УДК 630*32
ПЕРСПЕКТИВНЫЙ КОМПЛЕКС ЛЕСНЫХ МАШИН
Онучин Евгений Михайлович к.т.н.
Поволжский государственный технологический университет, Йошкар-Ола, Россия
В статье рассматривается разработка перспективного комплекса лесных машин конкурентоспособного уровня с улучшенными функциональными характеристиками, построенными на принципах эксплуатационной модульности и широкого использования современных информационных технологий для автоматизации выполняемых технологических процессов
Ключевые слова: АДАПТИВНОСТЬ, МОДУЛЬНОСТЬ, ЛЕСНЫЕ МАШИНЫ, КОНКУРЕНТОСПОС ОБНОС ТЬ, НАДЕЖНОСТЬ
UDC 630*32
FORECAST CENTER FOREST MACHINE
Onuchin Evgenyi Mikhailovich Dr.Sci.Tech.
Volga State University of Technology,
Yoshkar-Ola, Russia
The article discusses the development of a long-term forest complex machines a competitive level with advanced features, built on the principles of operational modularity and wide use of modem information technology to automate the running processes
Keywords: ADAPTATION, MODULARITY, FOREST EQUIPMENT, COMPETITIVE, RELIABILITY
Основным направлением, обеспечивающим инновационное развитие лесозаготовительного производства и лесного машиностроения, является разработка и освоение производства нового поколения лесных машин конкурентоспособного уровня с улучшенными функциональными характеристиками, щадящими воздействиями на лесную среду, увеличенными показателями надежности.
Создание машин, которые смогут повысить эффективность рубки ухода с учетом экологического, экономического и социального значения лесов - одно из направлений производителей лесной техники.
Одним из перспективных направлений качественного роста показателей эффективности производства лесохозяйственных работ является разработка нового поколения лесных машин для рубки ухода и лесовостановления, построенных на принципах эксплуатационной модульности и широкого использования современных информационных технологий для автоматизации выполняемых технологических процессов.
Адаптивность лесных машин будет обеспечиваться их способностью изменять свои параметры и в необходимых случаях структуру при изменении условий функционирования.
Модульность лесных машин позволит разделить узкоспециализированные технические средства на модули для выполнения комплекса лесосечных работ при рубках ухода и несплошных рубках леса, а также комплекса работ по лесовосстановлению и лесозащите в различных природно-производственных условиях, варьирующихся от сухих боров до сырых ельников [1].
Разрабатываемые адаптивно-модульные лесные машины для интенсивных технологий лесопользования и лесовосстановления предназначены для выполнения технологических операций по лесопользованию и лесовосстановлению, в частности в совокупности с разработанными в рамках научно-исследовательских работ по Государственному контракту № 15.515.11.5053 от 15.08.2011 по теме: «Разработка инновационной системы эффективного устойчивого лесопользования и лесовосстановления на ландшафтно-типологической основе с использованием адаптивно-модульных образцов техники и инфотелекоммуникационных методов экомониторинга» методиками:
- ландшафтно-экологического планирования с выделением фонда ускоренного лесовыращивания;
- комплексной оценки ресурсов леса на географической основе;
- оценки эффективности мероприятий по мониторингу и контролю за использованием и воспроизводством основных видов ресурсов леса;
инструкциями:
по организации мониторинга лесных экосистем с использованием инфотелекоммуникационных технических и программных средств;
- по определению биоэнергетического потенциала лесных территорий с учетом древесных отходов лесоперерабатывающих производств;
рекомендациями по оптимизации режимов выращивания лесных экосистем искусственного происхождения и организации лесовосстановления на площадях фонда ускоренного лесовыращивания;
в рамках интенсивных технологий выращивания лесных экосистем искусственного происхождения и организации лесовосстановления на площадях фонда ускоренного лесовыращивания [2] .
Перечень разрабатываемых Машин должен включать:
1) Адаптивно-модульная лесная машина для подготовки почвы на вырубках (далее -АМПП), в том числе запасное имущество и принадлежности (далее - ЗИП) и эксплуатационная документация - разрабатывается вновь;
2) Адаптивно-модульная лесная машина для рубок ухода в молодняках и средневозрастных насаждениях (далее - АМРУ), в том числе запасное имущество и принадлежности (далее - ЗИП) и эксплуатационная документа-ция - разрабатывается вновь;
3) Адаптивно-модульная лесная машина для валки, обрезки сучьев и раскряжёвки (далее - АМВР), в том числе запасное имущество и принадлеж-ности (далее - ЗИП) и эксплуатационная документация - разрабатывается вновь;
4) Адаптивно-модульная лесная машина для сбора и трелёвки сортиментов (далее -АМСТ), в том числе запасное имущество и принадлежности (далее - ЗИП) и эксплуатационная документация - разрабатывается вновь.
Рисунок 1. АМПП:
1 - ТЭМ; 2 - ТМПП; 3 - секция 1111; 4 - секция с приводными полноповоротными колёсами
Рисунок 2. АМРУ:
1 - ТЭМ; 2 - ТМРУ; 3 - секция с приводными полноповоротными колё-сами; 4 - секция с телескопическим дышлом; 5 - секция РУ
АМПП (рис. 1) должна состоять из тягово-энергетического модуля (далее -ТЭМ - является покупным изделием) и технологического модуля (далее - ТМПП -разрабатывается вновь).
ТМПП должен включать следующие модульные секции:
1) секцию с приводными полноповоротными колёсами - разрабатывается вновь;
2) секцию с технологическим оборудованием (далее - секция 1111) - разрабатывается вновь.
АМРУ (рис. 2) должна состоять из ТЭМ, идентичного входящему в состав АМПП, и технологического модуля (далее - ТМРУ).
ТМРУ должен включать следующие модульные секции:
1) секцию с телескопическим дышлом - разрабатывается вновь;
2) секцию с приводными полноповоротными колёсами, идентичную входящей в состав ТМПП;
3) секцию с технологическим оборудованием (далее - секция РУ) - разрабатывается вновь.
АМВР (рис. 3) должна состоять из ТЭМ, идентичного входящему в состав АМПП, и технологического модуля (далее - ТМВР).
ТМВР должен включать следующие модульные секции:
1) секцию с телескопическим дышлом, идентичную входящей в состав ТМРУ;
2) секцию с приводными полноповоротными колёсами, идентичную входящей в состав ТМПП;
3) секцию с технологическим оборудованием (далее - секция ВР) - разрабатывается вновь.
Рисунок 3. АМВР:
1 - ТЭМ; 2 - ТМВР; 3 - секция с телескопическим дышлом; 4 - секция с полноповоротными колесами; 5 - секция ВР
АМСТ (рис. 4) должна состоять ТЭМ, идентичного входящему в состав АМПП, и технологического модуля (далее - ТМСТ).
Рисунок 4. АМСТ:
1 - ТЭМ; 2 - ТМСТ; 3 - секция СТ; 4 - секция с приводными полноповоротными колесами
ТМСТ должен включать следующие модульные секции:
1) секцию с приводными полноповоротными колёсами, идентичную входящей в состав ТМПП;
2) секцию с технологическим оборудованием (далее - секция СТ).
АМПП должна выполнять следующие функции:
1) выполнять основную и вспомогательную обработку почвы и агро-технические уходы на всех типах лесокультурных площадей равнинных хвойно-широколиственных лесов европейской части России:
сухие боровые (тип лесорастительных условий А1), свежие боровые (А2) и суборевые (В2 - развеваемые пески, бросовые сельскохозяйственные земли, гари, вырубки, редины);
свежие судубравные и дубравные (С2, 02 - вырубки, реконструируемые
насаждения);
влажные и сырые боровые и суборевые (АЗ, А4, ВЗ, В4 - вырубки, низко продуктивные суходольные пастбища и сенокосы);
влажные и сырые судубравные и дубравные (СЗ, С4, БЗ, 04 - вырубки,
реконструируемые насаждения);
пойменные лесокультурные площади;
осушенные болота и выработанные торфяники;
заболоченные вырубки (В5, С5, Б5).
2) обеспечивать в процессе обработки почвы уничтожение травянистой растительности.
АМРУ должна выполнять следующие функции:
1) выполнять в процессе проведения рубок ухода в молодняках и средневозрастных насаждениях операции срезания дерева и его выноса в вертикальном положении из-под полога леса к месту пакетирования на волоке в условиях основных типов леса
равнинных хвойно-широколиственных лесов европейской части России.
АМВР должна выполнять следующие функции:
1) выполнять валку, обрезку сучьев и раскряжевку в основных типах леса равнинных хвойно-широколиственных лесов европейской части России.
2) обеспечивать в процессе валки, обрезки сучьев и раскряжевки низкое воздействие на оставляемые деревья и подрост целевых лесообразующих пород.
АМСТ должна выполнять следующие функции:
1) выполнять сбор и трелевку сортиментов в основных типах леса равнинных хвойно-широколиственных лесов европейской части России.
2) обеспечивать в процессе сбора и трелевки сортиментов низкое воздействие на оставляемые деревья и подрост целевых лесообразующих пород.
ТЭМ должен выполнять следующие функции:
1) обеспечивать тяговое усилие, необходимое для функционирования
разрабатываемых машин;
2) обеспечивать мощность, необходимое для функционирования разрабатываемых машин;
3) обеспечивать возможность управления движением и выполнением
технологических операций, разрабатываемыми машинами.
ТМПП должен выполнять следующие функции:
1) нести рабочие органы для основной и вспомогательной обработки почвы и агротехнических уходов;
2) осуществлять передачу энергии и управляющего воздействия от ТЭМ к составляющим ТМПП;
3) осуществлять технологическое воздействие в виде обработки почвы круговыми площадками на предмет труда - неподготовленные лесокультурные площади;
ТМРУ должен выполнять следующие функции:
1) нести рабочие органы рубок ухода в молодняках и средневозрастных насаждениях;
2) осуществлять передачу энергии и управляющего воздействия от ТЭМ к составляющим ТМРУ;
3) осуществлять технологическое воздействие в виде рубок ухода на предмет труда -удаляемые в процессе рубок ухода из насаждения деревья;
ТМВР должен выполнять следующие функции:
1) нести рабочие органы для валки, обрезки сучьев и раскряжевки в условиях
растущих деревьев с целевой породой и сортиментом;
2) осуществлять передачу энергии и управляющего воздействия от ТЭМ к
составляющим ТМВР;
3) осуществлять технологическое воздействие в виде для валки, обрез-ки сучьев и раскряжевки на предмет труда - деревья с целевой породой и сортиментом.
ТМСТ должен выполнять следующие функции:
1) нести рабочие органы для сбора и трелевки сортиментов в условиях сплошных и не сплошных рубок леса;
2) осуществлять передачу энергии и управляющего воздействия от ТЭМ к
составляющим ТМСТ;
3) осуществлять технологическое воздействие в виде сбора и трелевки на предмет труда - сортименты.
Секция с приводными полноповоротными колёсами должна выполнять следующие функции:
1) соединение составляющих ТМПП, ТМРУ, ТМВР, ТМСТ;
2) изменение положения ТМПП, ТМРУ, ТМВР, ТМСТ относительно ТЭМ в рамках дуговой рабочей зоны секции;
3) аккумулирование механической энергии.
Секция с телескопическим дышлом должна выполнять следующие функции:
1) соединение составляющих ТМПП, ТМРУ, ТМВР, ТМСТ;
2) изменение положения ТМПП, ТМРУ, ТМВР, ТМСТ относительно ТЭМ в рамках
зоны выхода телескопического дышла.
Секция ПП должна выполнять следующие функции:
1) осуществлять перемещение рабочих органов по круговой траектории без нагрузки на рабочие органы и по спиральной траектории при нагрузке на рабочие органы;
2) обеспечивать регулирование параметрами перемещения рабочих органов (скорость, мощность привода, число витков спирали, глубина погружения в грунт, диаметр рабочей зоны);
3) обеспечить взаимодействие рабочих органов с предметом труда -неподготовленными лесокультурными площадями - для обеспечение основной и вспомогательной обработки почвы и агротехнических уходов.
Секция РУ должна выполнять следующие функции:
1) осуществлять спиливание и фиксацию дерева в накопителе посредством рабочих органов;
2) осуществлять стабилизацию в вертикальном положении зафиксированного в накопителе дерева до момента вывоза его из под полога леса;
3) осуществлять привод рабочих органов захвата и срезания;
4) осуществлять перемещение рабочих органов захвата и срезания по траектории, необходимой для спиливания и фиксации дерева в накопителе;
5) обеспечивать регулирование параметрами перемещения и привода органов захвата и срезания (скорость перемещения, мощность привода органа захвата, скорость вращения органа срезания, углы между органами захвата и срезания технологическим модулем).
Секция ВР должна выполнять следующие функции:
1) осуществлять посредством рабочих органов валку дерева, обрезку его сучьев и его раскряжевку;
2) осуществлять привод рабочих органов для валки, обрезки сучьев и раскряжевки (харвестерная головка);
3) осуществлять перемещение рабочих органов по круговой рабочей зоне с помощью манипулятора;
4) обеспечивать регулирование параметрами перемещения и привода рабочих органов (скорость перемещения, направление перемещения, привод рабочих органов).
Секция СТ должна выполнять следующие функции:
1) осуществлять посредством рабочих органов сбор сортиментов, размещение их в накопителе и трелевку до верхнего склада;
2) осуществлять привод рабочих органов для сбора сортиментов (грейферный захват, манипулятор);
3) осуществлять перемещение рабочих органов по круговой рабочей зоне с помощью манипулятора;
3) обеспечивать регулирование параметрами перемещения и привода рабочих органов (скорость перемещения, направление перемещения, привод рабочих органов).
Разрабатываемые машины будут мобильными и приспособленными как для перемещения по дорогам общего пользования, так и в условиях лесосеки (вырубки), в том числе непосредственно под пологом леса.
Совершенствование техники и технологии выполнения работ при рубках ухода
и лесовосстановлении является одной из основных задач, стоящих перед
лесотехнической наукой [3]. Разработка адаптивно-модульных лесных машин помогает решить многие проблемы, возникающие у лесохозяйственников и лесозаготовителей при проведении работ по осветлению, прочистке, прореживанию или проходных рубках в труднодоступных местах.
Работа выполнена в рамках реализации ФЦП «Научные и
научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы
(Соглашение № 14.В37.21.0301).
Литература
1. Онучин Е. М. Адаптивно-модульные машинно-технологические комплексы для интенсивного http://ej.kubagro.rn/2013/07/pdf/24.pdf
лесопользования // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. -2012. - № 82. - С. 357-370.
2. Онучин, Е. М. Адаптивно-модульный лесохозяйственный агрегат для создания лесных культур на вырубках / Е. М. Онучин, А. Э. Алексеев // Актуальные проблемы лесного комплекса. Сборник научных трудов по итогам международной научно-технической конференции. Выпуск 30 [Текст] / Под общей редакцией Е. А. Памфилова. - Брянск: БГИТА, 2011. - С. 164 -168.
3. Сидыганов, Ю.Н Модульные машины для рубок ухода и лесовосстановления: монография /Ю.НСидыганов, Е.М.Онучин, Д.М.Ласточкин. - Йошкар-Ола: Марийский государственный технический университет, 2008. - 336 с.
References
1. Onuchin Е. М. Adaptivno-modul'nye mashinno-tehnologicheskie kompleksy dlja intensivnogo lesopol'zovanija // Politematicheskij setevoj jelektronnyj nauchnyj zhumal Kubanskogo gosudarstvennogo agramogo universiteta. -2012. - № 82. - S. 357-370.
2. Onuchin, E. M. Adaptivno-modul'nyj lesohozjajstvennyj agregat dlja sozdanija lesnyh kul'tur na vyrubkah / E. M. Onuchin, A. Je. Alekseev // Aktual'nye problemy lesnogo kompleksa. Sbornik nauchnyh trudov po itogam mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii. Vypusk 30 [Tekst] / Pod obshhej redakciej E. A. Pamfilova. -Bijansk: BGITA, 2011. - S. 164 -168.
3. Sidyganov, Ju.N. Modul'nye mashiny dlja rubok uhoda i lesovosstanovlenija: monografija / Ju.N.Sidyganov, E.M.Onuchin, D.M.Lastochkin. - Joshkar-Ola: Marijskij gosudarstvennyj tehnicheskij universitet, 2008. - 336 s.
