Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТРЕЛЕВКИ ДРЕВЕСИНЫ В УСЛОВИЯХ НЕСПЛОШНЫХ РУБОК

Пошарников Ф.В. 1 Абрамов В.В. 1 Бондаренко А.В. 1
1 ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», Воронеж
Для обоснования наиболее эффективной технологии трелевки необходимы достоверные показатели сравниваемых вариантов ее выполнения в конкретных условиях производства и природной среды. Существующие сегодня регрессионные зависимости для определения циклового времени трелевки не учитывают специфику работы техники на выборочных рубках ухода, а также не отражают влияние других существенных факторов (интенсивность рубки, ширина пасеки и схема ее разработки, способ трелевки и т.д.) по причине ограниченных возможностей используемого метода многофакторного планирования натурного эксперимента при их получении. Это вызывает необходимость глубокого исследования продолжительности трелевки с позиций системного подхода, для установления теоретических и экспериментальных связей расчлененных элементов затрат со всеми основными природными и технико-технологическими факторами влияния, а также друг с другом, учитывая особенности выполнения операции на выборочных рубках малого объема.
лесозаготовительное производство
пасека
делянка
лесосека
трелевка древесины
1. Абрамов В. В. Имитационное моделирование работы трелевочных средств на выборочных рубках: деп. рукопись / Воронеж. гос. лесотехн. акад. – Воронеж, 2008. – 96 с.
2. Абрамов В. В. Трелевка леса в малолесных районах России : деп. рукопись / Воронеж. гос. лесотехн. акад. – Воронеж, 2005. – 63 с.
3. Абрамов В.В. Обоснование оптимальных параметров работы трелевочных средств на несплошных рубках // Лесотехнический журнал. – 2011. – № 1. – С. 76-79.
4. Абрамов В.В. Разработка и обоснование эффективной технологии трелевки в малолесных районах: Автореф. дис. канд. техн. наук. – Воронеж, 2009. –16 с.
5. Пошарников Ф.В., Абрамов В.В. Выполнение трелевки в условиях постоянного и непрерывного лесопользования // Вестник Московского государственного университета леса – Лесной вестник. – МГУЛ, 2008. – №6. – С. 108-111.
6. Пошарников Ф.В., Абрамов В.В., Бондаренко А.В. Моделирование природных условий горной местности при исследовании первичного транспорта леса // Лесотехнический журнал. – 2011. – № 2. – С. 25-29.
На сегодняшний день существующие зависимости по определению продолжительности процесса трелевки не всегда адекватны в широко меняющихся лесоэксплуатационных условиях, так как в недостаточной степени учитывают технологические параметры работы техники, технологию разработки пасеки и формирования воза, а также таксационную характеристику древостоя  и специфику малообъемной заготовки древесины [5]. В этой связи актуальным становится изучение продолжительности цикла работы трелевочной техники с учетом обозначенных недостатков.

Общее уравнение по определению времени цикла трелевки имеет следующий вид:

f ,                                          (1)

где   f    - продолжительность цикла работы трелевочной техники, с;

3 - затраты времени на формирование воза, с;

4- затраты времени на разгрузку воза, с;

5  - транспортное время рейса, с;

f  - среднее расстояние трелевки, м;

f - средняя скорость рабочего хода трелевочного средства, м/с;

f - средняя скорость холостого хода трелевочного средства, м/с.

Технология проведения несплошных рубок предполагает рассредоточенность лесоматериалов по ширине пасеки и соответственно перемещение их к волоку становится, возможно, только в единичном состоянии [2]. В связи с этим время формирования воза разделится на подтрелевку лесоматериалов к волоку (f ) и набор воза (f ):

f,                        (2)

Время подтрелевки единичного лесоматериала к волоку техническим средством выразим следующим образом:

f      

f      (3)

где f- затраты времени на прицепку подтрелевываемой древесины, с;

f - затраты времени на отцепку подтрелевываемой древесины, с;

f - затраты времени на маневры технического средства при его установке для выполнения подтрелевки, с;

f - затраты времени на подготовку к работе технологического оборудования подтрелевочной техники (опускание щита, растормаживание лебедки, разбор прицепного оборудования), с;

f - затраты времени на доставку прицепного устройства на полупасеку, с;

f - затраты времени на перемещение древесины с полупасеки к подтрелевочному средству на волоке (технологическом коридоре), с;

f - затраты времени на разворот прибывшей техники для подтрелевки, с;

f - средняя скорость доставки прицепного устройства на полупасеку, м/с;

f - средняя скорость подтрелевки древесины, м/с;

f - среднее расстояние подтрелевки, м;

f,                                                  (4)

f - ширина пасеки, м;

f - ширина волока, м;

f - угол укладки дерева относительно трелевочного волока,

f - средняя длина подтрелевываемого лесоматериала, м.

Количество приемов подтрелевки единичного лесоматериала к волоку с одной технологической стоянки g ограничивается возможностями технологического оборудования техники, шириной пасеки, а также зависит от густоты насаждения и степени его изреживания [3]. Среднее количество приемов подтрелевки лесоматериалов в необходимом объеме трелюемого воза f зависит кроме этого от таксационной характеристики древостоя:

f,                                                                              (5)

где f- объем древесины подтрелевываемый с одной технологической стоянки, м3;

f - средний объем древесины подтрелевываемый за один прием, м3;

f - доля подтрелевываемой древесины с одной технологической позиции относительно рейсовой нагрузки технического средства f.

Таким образом, время на подтрелевку лесоматериалов к волоку в необходимом объеме трелюемого воза примет следующий вид:

f   

f(6)

В условиях проведения несплошных рубок для подтрелевки лесоматериалов в необходимом объеме одной технологической стоянки, как правило, недостаточно, поэтому:

f                 (7)

где f - время переезда подтрелевочной техники на смежную технологическую стоянку, с;

f - количество необходимых переездов на смежные стоянки для подтрелевки лесоматериалов в необходимом объеме трелюемого воза;

f  - среднее расстояние переезда между технологическими стоянками, м;

f  - средняя скорость переезда на смежные технологические стоянки.

Очевидно, что количество переездов f будет определяться как:

f                           (8)

где f - количество технологических остановок для формирования пачки необходимого объема.

При этом объем древесины подтрелевываемый с одной технологической стоянки (рис. 1) можно выразить как:

f            (9)

где f- запас древостоя на 1 га, м3;

f - площадь лесосеки (зоны) обрабатываемой с одной технологической стоянки, м2;

f - степень интенсивности проводимой рубки;

f - ширина обрабатываемой ленты (ограничивается возможностями технологического оборудования f подтрелевочного средства и условия досягаемости лесоматериала), м.

Таким образом, учитывая вышесказанное, время g может быть выражено в следующем виде:

g     

f            (10)

а общее уравнение определения времени на подтрелевку лесоматериалов к волоку в необходимом объеме трелюемого воза примет следующий вид:

f

f  (11)

Время набора подтрелеванной с пасеки древесины для последующей ее трелевки g выразим следующим образом:

f

 f          (12)

где  g - затраты времени на подготовку к работе технологического оборудования трелевочной техники (опускание щита, растормаживание лебедки, разбор прицепного оборудования, раскрытие клещевого захвата), с;

g - затраты времени на оттаскивание тягово-собирающего троса вдоль волока для сбора трелюемого воза, с;

f - затраты времени на переходы прицепщика при чокеровке, с;

f - затраты времени на чокеровку лесоматериалов, с;

f - затраты времени на перемещение тягово-собирающего троса с зачокерованными лесоматериалами к трелевочному средству. с;

f - время затаскивание собранного воза на щит, с;

f - средняя скорость оттягивания каната для сбора лесоматериалов в необходимом объеме трелюемого воза, м/с;

f - средняя скорость перемещения зачокерованных лесоматериалов по волоку к трелевочному средству, м/с;

f - средняя длина оттягивания каната для сбора лесоматериалов в необходимом объеме трелюемого воза, с.

Среднюю длину оттягивания каната при сборе лесоматериалов в необходимом объеме трелюемого воза выразим следующим образом:

f       (13)

В ситуации ограниченных возможностей технологического оборудования (по необходимой длине оттягивания каната) требуемый объем трелюемого воза будет формироваться в несколько приемов:

f                (14)

где  f - длина оттягивания тягово-собирающего троса исходя из возможностей технологического оборудования используемой техники, м.

Составляющие d, f и f, fпри формировании необходимого объема трелюемого воза в несколько приемов соответственно :

f              (15)

f      (16)

Величины g и f могут быть представлены в следующем виде:

f         (17)

где  g - затраты времени чокеровку единичного лесоматериала, с;

f - время на переходы при чокеровке, отнесенное к единичному лесоматериалу, с;

f - средний объем заготавливаемого лесоматериала, м3;

f - среднее расстояние между лесоматериалами вдоль волока (при варианте с разрубкой технологических визиров f= f), м;

f - средняя скорость перехода чокеровщика вдоль волока от одного лесоматериала к другому, м/с.

pic

Таким образом, на основании вышесказанного время набора подтрелеванной с пасеки древесины для последующей ее трелевки можно выразить следующим образом:

f

f   (18)

Затраты времени на разгрузку воза можно выразить следующим образом:

 f               (19)

где  f - время сброса пачки деревьев на погрузочную площадку, с;

f - затраты времени на расчокеровку лесоматериалов, с;

f - затраты времени на подъем щита и сматывание собирающего каната, с;

f - продолжительность маневров трелевочного средства при выполнении окучивания лесоматеривалов на погрузочной площадке, с;

f - продолжительность маневров трелевочного средства при выравнивании комлей лесоматериалов, с.

В результате проведенного исследования продолжительности трелевки получен математический аппарат для создания имитационных моделей [1, 4, 6] по определению производительности различных вариантов трелевочной техники, в широко меняющихся условиях производства и природной среды позволяющий в полной мере изучить характер воздействия и степень значимости различных факторов влияния с последующим их обоснованием для оптимизации.

Рецензенты:

Никулин С.С., д.т.н., профессор, профессор кафедры инженерной экологии и техногенной безопасности ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий», г. Воронеж.

Казаров К.Р., д.т.н., профессор, профессор кафедры сельскохозяйственных машин ФГОУ ВПО «Воронежский ГАУ», г. Воронеж.


Библиографическая ссылка

Пошарников Ф.В., Абрамов В.В., Бондаренко А.В. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТРЕЛЕВКИ ДРЕВЕСИНЫ В УСЛОВИЯХ НЕСПЛОШНЫХ РУБОК // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 2.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=5521 (дата обращения: 06.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074