Сравнительная оценка способов комплектования систем машин для заготовки сортиментов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ЛЕСОСЕЧНЫЕ РАБОТЫ

ON THE DETERMINATION OF THE AVERAGE DISTANCE SKIDDING AND PRODUCTIVITY

TRILINEAR BALLOON-STRING SYSTEMS

Abuzov A.V (Pacific National University), Rjabuhin P.B. (Pacific National University)

[email protected], [email protected] .ru Pacific National University, School of Ecology and Nature Management R. 201Л, 136, Tihookeanskaya St., Khabarovsk, 680035, Russia

The article discusses the development of forests inaccessible using balloon-cable transport system (AKS).

Propulsion Single calculating the average yarding distance and performance for trilinear AKC woodlots triangular

shape.

Keywords: balloon-cable system, skidding distance, Flow aerostat system, air skidding.

References

1. Ryabukhin P.B., Abuzov A.V. Aerostatic devices and their application in the timber industry [Aerostatic devices and their application in forestry]. Yubileynyy sbornik nauchnykh trudov DVLTI «Voprosy sovershenstvovaniya tekhnologiy i oborudovaniya v lesopromyshlennom komplekse i stroitelstve» [Jubilee collection of scientific papers DVLTI «Issues of improving technologies and equipment timber industry and construction»]. Khabarovsk. KhGTU, 1998. pp. 75-80.

2. Abuzov A.V., Ruditsa K.V. Experimental studies of balloon- cable system [Experimental studies of balloon - cable system]. Vestnik TOGU [Bulletin of PNU]. Khabarovsk. TOGU. Vyp. 1(8), 2008. pp. 259-274.

3. Shirnin Yu.A., Kritskaya N.A., Rukomoynikov K.P. The average distance of skidding on felling nonrectangular [The average distance of skidding on felling nonrectangular]. Nauchno- tekhnicheskiye problemy v razvitii resursosberegayushchikh tekhnologiy i oborudovaniya lesnogo kompleksa: Materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Scientific and technical problems in the development of resource- saving technologies and equipment forest complex : Proceedings of the international scientific- practical conference]. Voronezh. VLGTA, 1998. pp.206-208.

4. Muskhelishvili N.I. Course of analytical geometry [Course of analytical geometry]. Moscow. Higher School, 1967 655 p.

сравнительная оценка способов комплектования систем машин для заготовки сортиментов

С.Б. ЯКИМОВИЧ, проф. каф. ТОЛП УГЛТУ, д-р техн. наук,

М.А. ТЕТЕРИНА, доц. каф. ТОЛП УГЛТУ, канд. техн. наук

jak. 55@mail. ru, tetatet-marya@mail. ru ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет» 620100, Свердловская область, г. Екатеринбург, Сибирский тракт, д. 37.

В статье представлены результаты сравнительной оценки эффективности двух методик комплектования систем машин для заготовки сортиментов - по промышленно апробированной модели стохастической многофазной системы и на основе рекомендаций производителей. Представленные результаты свидетельствуют, что время простоев машин в комплектах, сформированных на основе рекомендаций производителей, составляет в среднем 38 % и достигает 61 %.

Ключевые слова: системы машин для заготовки сортиментов, синхронизация,

производительность, рекомендации производителей, стохастическая многофазная система

Целью управления составом систем для заготовки сортиментов является их синхронизация и повышение производительности. Комплектование таких систем выполняется в настоящее время, в большей части, на основе оптимизации состава по маркам и количеству существующих машин на основе рекомендаций от производителей, представленных, например, в [1]. Однако результаты

проведенных промышленных экспериментов [2, 3], свидетельствующие о несогласованности машин по производительности для различных природно-производственных условий в системах «харвестер-форвардер» до 50-70 %, определяют недостаточную эффективность подобных подходов, обусловленную целочисленностью управляемых переменных. Синхронизация машин в системах

46

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014

ЛЕСОСЕЧНЫЕ РАБОТЫ

заготовки сортиментов может быть обеспечена на основе управления такими факторами, как объемы перемещаемых запасов или грузовместимость машин [4], технологические схемы и приемы работы машин [5]. Изложенное подтверждается представленными в статье результатами сравнительной оценки эффективности описанных методик комплектования систем.

Определяющим фактором, влияющим на синхронизацию машин в системе, является их производительность. Результаты определения производительности харвестеров и форвардеров в различных природно-производственных условиях по промышленно апробированной модели стохастической многофазной системы [6] и соответствующие значения производительностей [1] приведены в табл. 1-5.

Сравнительная оценка результатов оценки производительности машин позволяет сделать вывод о значительных расхождениях - в среднем 15 %, максимальные расхождения достигают 36 %. В этой связи время простоев машин в комплектах, сформированных на основе рекомендаций [1] (табл. 6, рисунок), составляет в среднем 38 % и достигает 61 %.

Вероятность простоев Ppr машин в системе определялась по выражениям [6]

О —а

а -е

к -а

ОС ’ б

-+

О!

Q!

%■

----+ (1—^) =

i-xm м„

1-Х

&ак-еа

( п -а\

ОТ ■е

ы о

Q\

1-х”

1-Х

-+(1-

Х(МР М/, Q) = М/М/ Q a(Mh М/) = М/М/,

= м *

к (б,а,х,/и) =

шах

X

ае • е~а

1-

QI

мА

Ъ (1)

Z

к=О

б_а*.е_а (гчО.»~аЛ

к\

- +

оЕ ■е

0

х-

1-хт

1-Х

(2)

(3)

(4)

где мй - интенсивность обработки предмета труда харвестером, шт./мин.;

Му- интенсивность транспортировки предмета труда форвардером, шт./мин.;

Q - грузовместимость форвардера, шт.; m - максимально допустимый объем межоперационного запаса сортиментов на переходе операций между харвес-тером и форвардером, шт.

X - абсолютная пропускная способность системы, шт./мин.

Интенсивность получения сортиментов харвестером мй, шт./мин. определялась по выражению [6]

V-60

fc+| + 40,277 d2

/

,(5)

+ 2

V

+

\tf-Vx 104-FxW.

+—-+——)-K

q-A q-L

где Vx - средний объем хлыста, м3;

Vc - средний объем сортимента, м3. q - средний запас леса, м3/га;

А - ширина пасеки, м;

/. - средняя длина хлыста, м; lc - средняя длина сортимента, м;

L - среднее расстояние трелевки, м; t - время подтаскивания дерева к месту обработки, сек.; d - средний диаметр ствола, м.

Время подтаскивания дерева к месту обработки t определялась по регрессионной зависимости [7]

^д(А) = 21 + 0,625Д. (6)

Зависимость (6) получена на основе данных промышленного эксперимента [3] с учетом возрастания расстояния подтаскивания при увеличении ширины пасеки.

Интенсивность транспортировки предмета труда М/ шт./мин определяется отношением производительности транспортной машины к ее грузовместимости и представляет собой интенсивность транспортировки единицы предмета труда [6]

Му(L, Q, А) = 60/(Q(8,9 + 0,0406Д +

+ 3,32) + 0,9633L). (7)

Производительности харвестера П м3/ч и форвардера Пф, м3/ч определялись на

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014

47

ЛЕСОСЕЧНЫЕ РАБОТЫ

Таблица 1

Результаты сравнительной оценки производительности харвестера

Объем хлыста, м3 Производительность харвестера по данным производителей, м3/ч Производительность харвестера по модели [6], м3/ч Расхождение, %

0,3 18-21 19 5-10

0,4 18-21 21-24 13-14

°,5 25-30 26-29 3-4

0,6 25-30 31-32 6-19

Таблица 2

результаты сравнительной оценки производительности форвардера грузоподъемностью 8-9 т

Расстояние трелевки, м Производительность форвардера по данным производителей, м3/ч Производительность форвардера по модели [6], м3/ч Расхождение, %

100 17-20 28 29-39

300 13-15 19 21-32

500 10-13 14 7-29

700 9-11 12 8-25

900 7-9 10 10-30

1100 6-8 8 0-25

Таблица 3

результаты сравнительной оценки производительности форвардера грузоподъемностью 10-11 т

Расстояние трелевки, м Производительность форвардера по данным производителей, м3/ч Производительность форвардера по модели [6], м3/ч Расхождение, %

100 20-24 28 14-29

300 15-18 21 14-29

500 12-15 16 6-25

700 10-13 13 0-23

900 8-11 11 0-27

1100 7-9 10 10-30

Таблица 4

результаты сравнительной оценки производительности форвардера грузоподъемностью 12-14 т

Расстояние трелевки, м Производительность форвардера по данным производителей, м3/ч Производительность форвардера по модели [6], м3/ч Расхождение, %

100 27-32 30 7-10

300 20-24 23 4-13

500 16-20 19 5-16

700 14-18 16 11-13

900 11-15 13 13-15

1100 9-12 12 0-25

основе интенсивностей обработки и транспортировки предмета труда по выражениям

V) = Vc 60, (8)

ДМ, V 6°, (9)

В заключение необходимо отметить, что адекватность математической модели, использованной для оценки производительности и процента времени простоев машин,

48

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014

ЛЕСОСЕЧНЫЕ РАБОТЫ

Таблица 5

Результаты сравнительной оценки производительности форвардера грузоподъемностью 15-18 т

Расстояние трелевки, м Производительность форвардера по данным производителей, м3/ч Производительность форвардера по модели [6], м3/ч Расхождение, %

100 27-32 31 6-13

300 20-24 25 4-20

500 16-20 21 24-5

700 14-18 18 0-22

900 11-15 15 0-27

1100 9-12 14 14-36

Таблица 6

результаты оценки времени простоев машин в рекомендуемых производителями комплектах

Объем хлыста, м3 Расстояние трелевки, м Рекомендуемая грузоподъемность форвардера, т (количество машин) Время простоев машин, %

0,3 100 8-9 1,2

10-11 5,5

300 10-11 35,5

12-14 28,9

500 15-18 33,7

700 15-18 43,2

900 15-18 50,3

1100 12-14 (2 шт.) 14,7

0,4 100 8-9 19,2

10-11 25

300 10-11 49

12-14 43,8

500 15-18 47,5

700 15-18 55

900 15-18 60,6

1100 12-14 (2 шт.) 32,5

0,5 100 15-18 30,2

300 8-9 (2 шт.) 49

500 10-11 (2 шт.) 53,4

700 10-11+12-14 36,9

900 12-14 (2 шт.) 34,8

1100 10-11 (3 шт.) 43,1

0,6 100 15-18 36,7

300 8-9 (2 шт.) 53,8

500 10-11 (2 шт.) 57,8

700 10-11+12-14 42,8

900 12-14 (2 шт.) 40,9

1100 10-11 (3 шт.) 48,4

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014

49

ЛЕСОСЕЧНЫЕ РАБОТЫ

Рисунок. График зависимости процента времени простоев машин в рекомендуемых производителями комплектах «харвестер-форвардер» от расстояния трелевки

проверена по результатам экспериментальных исследований [2, 3], в соответствии с которыми установлено, что расхождение экспериментальных и теоретических значений составляет в среднем 3-4 % и не превышает 10 %.

Выводы

1. Комплектование систем машин, обеспечивающих максимальную загрузку в различных природно-производственных условиях, целесообразно производить с использованием нецелочисленных факторов, определяющих интенсивность работы машин в системе, таких как грузовместимость машин, технологические схемы и приемы работы машин.

2. Параметрические размерные ряды систем машин «харвестер-форвардер», предлагаемые производителями, необходимо увеличить, по крайней мере, в два раза по параметру грузовместимость.

3. Комплектованию синхронизированных систем машин должна предшествовать процедура снятия стохастической неопределенности природных условий лесозаготовок.

Библиографический список

1. Ширнин, Ю.А. Технология и машины лесосечных работ: учеб. пособие для студентов вузов по направлению подгот. дипломир. специалистов 656300 «Технология лесозаготов. и деревообраб. пр-в» по специальности 260100 «Лесоинженер. дело» / Ю.А. Ширнин - Йошкар-Ола: МарГТУ 2005. - 83 с.

2. Якимович, С.Б. Экспериментальная оценка синхронизации обрабатывающе-транспортной системы «харвестер-форвардер» / С.Б. Якимович, М.А. Тетерина // Вестник МГУЛ - Лесной Вестник, 2008. - № 4. - С. 48-51.

3. Якимович, С.Б Опытно-промышленная оценка эффективности нового способа заготовки сортиментов /С.Б. Якимович, М.А. Тетерина, В.В. Груздев //Вестник МГУЛ - Лесной вестник, 2013. - № 1. - С. 192-196.

4. Якимович, С.Б. Рейсовая нагрузка лесозаготовительных машин /С.Б. Якимович, М.А. Тетерина // Вестник МГУЛ - Лесной вестник, 2006. - № 6. - С. 95-97.

5. Якимович, С.Б. Управление схемами работы машин в обрабатывающе-транспортных лесозаготовительных системах / С.Б. Якимович, М.А. Тетерина // Вестник МГУЛ - Лесной Вестник, 2010. - № 6. - С. 78-82

6. Якимович, С.Б. Синхронизация обрабатывающетранспортных систем заготовки и первичной обработки древесины / С.Б. Якимович, М.А. Тетерина // Монография - Йошкар-Ола, 2010. - 201 с.

7. Тетерина, М.А. Экологически щадящие, ресурсосберегающие транспортно-обрабатывающие системы: управление схемами работы машин / М.А. Тетерина // Фундаментальные исследования, 2011. - № 8. - Ч. 1 - С. 178-184.

50

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014

ЛЕСОСЕЧНЫЕ РАБОТЫ

COMPARATIVE APPRAISAL OF WAYS OF ROUND TIMBER HARVESTING MACHINES Systems Composition

Jakimovich S.B. (USFEU), Teterina M.A. (USFEU)

jak. 55@mail. ru, tetatet-marya@mail ru Ural State Forest Engineering University (USFEU), Sibirsky tract, 37, Ekaterinburg, Russia, 620100

The results of comparative appraisal of effectiveness of two methodic of round timber harvesting machines systems composition - industrially proven model ofstochastic multiphase system and on basis of manufacturers recommendations, are given in the paper. Presented results are evidence that machines delay time in generated on basis of manufacturers recommendations sets averages 38 % and achieves 61 %.

Keywords: round timber harvesting machines systems, synchronization, productivity, manufacturers recommendations, stochastic multiphase system

References

1. Shirnin, Yu.A. Tekhnologiya i mashiny lesosechnykh rabot [Technology and machine harvesting operations]. Yoshkar-Ola. Mari State Technical University, 2005. 83 p.

2. Yakimovich, S.B., Teterina M.A. Eksperimentalnaya otsenka sinkhronizatsii obrabatyvayushche-transportnoy sistemy «kharvester - forvarder» [Experimental evaluation of synchronization processing the transport system «harvester-forwarder»]. Moscow State Forest University Bulletin - Lesnoj Vestnik. 2008. № 4. pp. 48-51.

3. Yakimovich, S.B, Teterina M.A., Gruzdev V.V. Opytno-promyshlennaya otsenka effektivnosti novogo sposoba zagotovki sortimentov [Experimental evaluation of a new industrial method blanks assortments]. Moscow State Forest University Bulletin - Lesnoj Vestnik. 2013. № 1. pp. 192-196.

4. Yakimovich, S.B., Teterina M.A. Reysovaya nagruzka lesozagotovitelnykh mashin [Scheduled load harvesting machines]. Moscow State Forest University Bulletin - Lesnoj Vestnik. 2006. № 6. pp. 95-97.

5. Yakimovich, S.B., Teterina M.A. Upravleniye skhemami raboty mashin v obrabatyvayushche-transportnykh lesozagotovitelnykh sistemakh [Control circuits of the machines in treating timber transport systems]. Moscow State Forest University Bulletin - Lesnoj Vestnik. 2010. № 6. pp. 78-82.

6. Yakimovich, S.B., Teterina M.A. Sinkhronizatsiya obrabatyvayushche-transportnykh sistem zagotovki i pervichnoy obrabotki drevesiny. Monografiya [Synchronization Processing transport systems procurement and primary processing of wood]. Yoshkar-Ola, 2010. 201 p.

7. Teterina, M.A. Ekologicheski shchadyashchiye, resursosberegayushchiye transportno-obrabatyvayushchiye sistemy: upravleniye skhemami raboty mashin [Environmentally benign , resource transport and processing systems : control circuits of machines]. Fundamentalnyye issledovaniya. Moscow. RAYe, 2011. № 8, ch.1 pp. 178-184.

АКТУАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ

технологии лесозаготовок

А.Н. СУХИХ, доц. каф. воспроизводства и переработки лесных ресурсов БрГУ, канд. техн. наук, Е.М. РУНОВА, проф. каф. воспроизводства и переработки лесных ресурсов БрГУ, д-р с.-х. наук,

С.Н. СМЕХОВ, проф. каф. технологии и оборудования лесопромышленного производства МГУЛ, канд. техн. наук

[email protected], [email protected] ФГБОУ ВПО «Братский государственный университет» 665709 г. Братск, ул. Макаренко, 40 ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса» 141005, Московская обл., г. Мытищи-5, ул. 1-я Институтская, д. 1, МГУЛ

Лесопромышленное производство определяет требования к современной науке по созданию высокоэффективных и производительных лесозаготовительных машин, при этом должны выполняться условия эффективной эксплуатации и технологии заготовки лесных ресурсов. Применение предлагаемых методик позволит провести оптимизацию параметров и режимов работы лесозаготовительных машин, выбрать менее затратную технологию с целью их дальнейшего внедрения в ЛПК Иркутской области. Использование предлагаемых лесозаготовительных машин позволит обеспечить устойчивость и неистощительность

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014

51