Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

DEVELOPMENT OF MATHEMATICAL MODEL SKIDDING WOOD IN A NON-CONTINUOUS CUTTING

Posharnikov F.V. 1 Abramov V.V. 1 Bondarenko A.V. 1
1 Voronezh State Forestry Academy, Voronezh
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.
To study the most effective technology necessary hauling of reliable indicators of its performance compared alternatives in the specific conditions of production and the environment. Existing regression to determine the cycle time of logging does not take into account the specifics of the technology for selective thinning, and do not reflect the impact of other significant factors (the intensity of logging, the width of the apiary and its development scheme, the method of logging, etc.) due to the limited capacity the method used multivariate field experiment planning as they arrive. This calls for a deeper study of the duration of logging with the system approach, to establish the theoretical and experimental relations dissected elements of cost to all major natural and technical and technological factors of influence, as well as with each other given the characteristics of the operation in a small volume of sample cuttings.
timber production
apiary
plot
cutting area
hauling wood
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.