Влияние плотности березы на производительность систем машин для заготовки древесины в Амурской области



В статье изучена плотность древесины березы по лесозаготовительным районам Амурской области и рекомендованы системы машин для ее заготовки.

Ключевые слова: плотность древесины, береза плосколистная, система машин.

Плотность древесины одно из физических свойств, которое учитывается при пилении древесины, т. к. влияет на мощность, а затем и производительность бензопилы (валочно-пакетирующей, валочно-трелевочной машины и др.) Производительность машины является одной из важных составляющих при выборе системы машин на многих операциях в деревоперерабатывающем комплексе и на заготовке древесины включительно. Для определения оптимальной системы машин для каждого района исследования, необходимо определить плотность древесины березы, произрастающей в Амурской области.

Амурская область состоит из 20 районов, в восьми из них заготовка березы ведется более активно, соответственно образцы древесины березы для экспериментальных исследований брали в Тындинском, Зейском, Сковородинском, Магдагачинском, Селемджинском, Шимановском, Свободненском, Бурейском. По этим районам средняя лесистость составляет 46–74 % [1].

Объектом нашего исследования явилась береза плосколистная в возрастном периоде от 60 до 80-летнего возраста. Эта порода занимает 22 % от количества всех пород, произрастающих в Амурской области, и занимает первое место среди лиственных пород.

Плотность древесины — это физическое свойство и находится как отношение массы к объёму. Измеряется плотность в килограммах на кубический метр или в граммах на кубический сантиметр. Определяли плотность березы в лабораторных условиях по ГОСТ 16483.1–84. Древесина. Метод определения плотности [2]. Полученные экспериментальные данные записали в таблицу 1.

Таблица 1

Плотность березы по районам Амурской области.

Раон	Плотность березы, кг/м3
Тындинский	778,2
Зейский	752,3
Сковородинский	654,6
Магдагачинский	613,5
Селемджинский	611,6
Шимановский	521,1
Свободненский	509,6
Бурейский	503,5

В Амурской области наиболее распространены несколько систем машин. При заготовке древесины хлыстами используют бензопилу «Урал», «Дружба» или «Husqvarna» и трактор ТЛТ — 100 А; или валочно-трелевочную машину ЛП — 49 [3].

При заготовке сортиментами распространена следующая система: харвестер Timberjack 1270 и форвардер Timberjack 1110 [3].

Для определения сменной производительности машин на заготовке древесины необходимо подставить те показатели, которые мы определяли в экспериментальном исследовании, а именно плотность, мощность, время цикла, объем и массу пачки.

Таблица 2

Экспериментальные показатели, влияющие на сменную производительность бензомоторной пилы

Порода	Мощность, кВт	Плотность древесины, т/м3	Коэф. влажности, а W 70 %	Время цикла, с	Сменная произв.П см, м3/см
Береза	2,5	0,78	1,05	83,97	61,74

Таблица 3

Экспериментальные показатели, влияющие на сменную производительность трелевочного трактора

Порода	Плотность древесины, т/м3	Допустимая нагрузка на коник, т	Объем пачки, м3	Сменная производительность трелевочного трактора, м3
Береза	0,78	6	7,23	82,04

Таблица 4

Экспериментальные показатели, влияющие на сменную производительность харвестера

Порода	Возраст древесины, лет	Время цикла, с	Сменная производительность харвестера, м3
Береза	70	50,8	177,7

Таблица 5

Экспериментальные показатели, влияющие на сменную производительность форвардера

Порода	Возраст, лет	Плотность древесины, т/м3	Объем пачки, м3	Сменная производительность форвардера, м3
Береза	70	0,78	9,4	195,89

Таблица 6

Экспериментальные показатели, влияющие на сменную производительность валочно-трелевочной машины

Порода	Возраст, лет	Плотность древесины, т/м3	Масса трелюемой пачки, м3	Сменная производительность ВТМ, м3
Береза	80	0,78	3,6	120

Таблица 7

Зависимость сменной производительности березы плосколистной возрастом рубки 95 лет при влажности древесины 70%

Район	Плотность березы при W = 70%, кг/м3	Производительность бензопилы, м3	Производительность трелевочного трактора, м3	Производительность харвестера, м3	Производительность форвардера, м3	Производительность валочно-трелевочной машины, м3
Тындинский	778,2	61,74	82,04	177,7	195,89	120
Зейский	752,3	63,54	83,25	181,33	196,3	122,8
Сковородинский	654,6	65,44	85,9	183,59	198,46	125,35
Магдагачинский	613,5	67,41	88,57	185,05	200,8	127,07
Селемджинский	611,6	69,44	91,26	186,47	202,72	128,3
Шимановский	521,1	71,54	92,61	187,86	204,24	129,59
Свободненский	509,6	73,69	95,32	189,21	205,35	130,93
Бурейский	503,5	75,92	98,05	191,78	206,04	135,23

Рис. 1. Показатели сменной производительности машин по основным лесозаготовительным районам области в зависимости от плотности березы

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Экспериментальные исследования плотности березы по районам области составили от 503,5кг/м3 в южных районах до 778,2 кг/м3 в северных районах.
2. Исследованиями производительности системы лесозаготовительных машин установлено, что она находятся в прямой зависимости (у=-35,24х+87,24) от плотности древесины.
3. В результате расчета систем машин для лесозаготовок определены три основные системы машин: 1. бензопила «Husqvarna» и трактор ТЛТ — 100А; 2. харвестер и форвардер Timberjack; 3. валочно-трелевочная машина ЛП — 49.
4. В первой системе лесозаготовительных машин трелевочный трактор с чокерным оборудованием + бензопила, при заготовке березы плотностью 0,83 т/м3 в соотношении 1+1,33 соответственно.
5. Во второй системе лесозаготовительных машин харвестер + форвардер при заготовке березы плотностью 0,83 т/м3 в соотношении 1,1+1 соответственно.

Литература:

1. Амурская область: Опыт энциклопедического словаря / науч.ред. В. В. Воробьев, А. П. Деревянко; ред.-сост. Н. К. Шульман. — Благовещенск: Амурское отд. Хабаровского кн. изд-ва, 1989. — 416 с.
2. ГОСТ 16483.1–84. Древесина. Метод определения плотности. Введ. 13.04.84. — М.: Изд-во стандартов, 1999. — 5с.
3. Рябухин, П. Б. Лесозаготовки на Дальнем Востоке состояние и перспективы. / П. Б. Рябухин, А. П. Ковалев, Н. В. Казаков, Е. В. Луценко. — Хабаровск: ДальНИИЛХ, 2010. — 283с.