Оценка эффективности использования бензопил в различных технологических процессах лесосечных работ

Статья посвящена оценке эффективности использования бензиномоторного инструмента в различных технологических вариантах лесосечных работ показателем удельных приведенных энергозатрат.

Ключевые слова: обрабатывающие операции лесосечных работ, имитационное моделирование, бензиномоторный инструмент

Для лесозаготовительных предприятий постоянно актуален вопрос принятия эффективных решений при выборе наилучших из возможных вариантов технологий, лесосечных машин или оборудования [5].

В настоящее время при имеющемся разнообразии существующих комплектов бензопил научно-обоснованный их выбор в различных технологических вариантах и лесоэксплуатационных условиях реализуем на основе использования методов моделирования и оптимизации лесопромышленных процессов. Для оценки эффективности выполнения обрабатывающих операций представляется целесообразным использовать удельные приведенные энергозатраты [7]

(1)

где - мощность и время, затрачиваемые на выполнение -го элемента операции из элементов, слагающих данную операцию;

- сменная производительность машины, механизма или оборудования при выполнении операции, состоящей из элементов;

- число рабочих, занятых на выполнении этой операции.

Алгоритм автоматизированного расчета удельных приведенных энергозатрат в зависимости от выполняемой технологической операции (валка деревьев, очистка деревьев от сучьев) [1, 6] представлен в таблице 1.

Расчетные формулы для автоматизированного расчета удельных приведенных энергозатрат

В таблице приняты следующие обозначения: - удельная работа резания, Дж/м³; - подача на 1 зуб, м; - ширина пропила, м; - поправочные коэффициенты на породу, влажность, затупление режущих кромок, температуру древесины; - мощность на пиление и номинальная (паспортная) мощность двигателя моторного инструмента, Вт; - производительность чистого пиления, м²/с; - коэффициент использования времени смены; - количество часов в смене; - время подготовительно-заключительных работ (прогрев двигателя в холодное время года, заправка ГСМ, уборка рабочего места и т. д.), с; - время отдыха рабочего, с; - время простоев по техническим причинам (устранение мелких неисправностей оборудования), с; - время простоев по технологическим причинам (отсутствие запасов полуфабрикатов при различной производительности труда на смежных операциях и т. п.), с; - время простоев по организационным причинам (несвоевременная доставка топлива или рабочих на лесосеку и т. п.), с; - коэффициент использования моторного инструмента на чистом пилении; - среднее значение диаметра по месту пиления на валке, м; - средняя скорость движения моториста с мотоинструментом при выполнении соответствующей операции, м/с; - средний объем хлыста в насаждении, отведенном в рубку, м³; - ликвидный запас древесины на один га площади, отведенной в рубку лесосеки, м/с; - время на подготовку рабочего места, с; - время на сталкивание дерева с пня, с; - время, необходимое на замену затупленной пильной цепи на острозаточенную, с; - продолжительность межзаточного периода (стойкость пильной цепи), с; - суммарная площадь среза сучьев на одном дереве, м²; - длина хлыста, м; - длина безсучковой зоны ствола дерева, м; - скорость движения моториста вдоль ствола дерева в процессе обрезки сучьев, м/с; - продолжительность рабочей смены, с; - среднее значение диаметра по месту пиления на раскряжевке, м; - среднее число резов приходящееся на один хлыст; - скорость движения моториста вдоль ствола дерева в процессе раскряжевки хлыстов, м/с; - коэффициент квалификации моториста бензопилы; - среднее модельное значение j –го рабочего приема в i –ом элементе операции, с; - среднее значение фактической продолжительности времени цикла обработки дерева одного дерева, с, - продолжительность обработки единицы предмета труда, с.

Рис. 1. Результаты имитационного эксперимента по определению Э_уд при работе с бензопилой на пасеке в различных технологических вариантах выполнения обрабатывающих операций

Рис. 2. Производственная проверка результатов имитационного эксперимента на ЭВМ по производительности бензиномоторных инструментов на валке, обрезке сучьев и раскряжевке хлыстов в условиях ООО «ЛК Кедр»

Достоверность результатов имитационного эксперимента по определению удельных приведенных энергозатрат при работе с бензопилой на пасеке в различных технологических вариантах выполнения обрабатывающих операций применительно к условиям ООО «ЛК Кедр» была подтверждена в ходе производственной проверки на предприятии в июле 2017 года (рис.2). В этой связи были предложены к использованию в зависимости от реализации технологий следующие оптимальные варианты бензопил: на валке (В) — Штиль 039; при очистке сучьев на пасеке (ОЧ на П); при раскряжевке хлыстов на пасеке (Р на П) — Хускварна 268; при последовательном выполнении всех обрабатывающих операций на пасеке (В-ОЧ-Р) — Штиль 029.

Литература:

1. Абрамов В. В. Исследование направленной валки деревьев бензиномоторным инструментом [Текст] / Абрамов В. В., Бухтояров Л. Д., Троянов И. Н. // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2017. Т. 5. № 1 (27). С. 131–135.
2. Абрамов В. В. Обоснование оптимального выбора бензиномоторного инструмента в различных условиях производства и природной среды [Текст] / Абрамов В. В., Бухтояров Л. Д., Черных А. С., Афоничев Д. Н., Илунина А. А., Троянов И. Н. // Научный альманах. 2017. № 4–3 (30). С. 17–23.
3. Абрамов В. В. Повышение эффективности выполнения обрабатывающих операций бензиномоторным инструментом в меняющихся условиях производства и природной среды [Текст] / В. В. Абрамов, Л. Д. Бухтояров, И. Н. Троянов, П. М. Калинин // Актуальные направления науки и образования на современном этапе: сборник статей Всероссийской научно-практической конференции. — 2016. — № 13. — С. 17–27.
4. Афоничев Д. Н. Оптимизация размещения внутриплощадочных дорог в сырьевых базах лесозаготовительных предприятий [Текст] / Д. Н. Афоничев // Природопользование: ресурсы, техническое обеспечение: Межвуз. сб. научн. тр. / Воронежская государственная лесотехни-ческая академия. — Воронеж, 2007. — Вып. 3. — С. 36–42.
5. Афоничев Д. Н. Формирование проектных решений в автоматизированной системе проектирования объектов лесопромышленного комплекса [Текст] / Д. Н. Афоничев, П. С. Рыбников // Моделирование систем и процессов. — 2012. — Вып. 4. — С. 16–19.
6. Бухтояров Л. Д. Обоснование оптимального комплекта машин для рубок ухода за лесом [Текст] / Л. Д. Бухтояров, В. В. Абрамов, И. Н. Троянов, П. М. Калинин // Молодой ученый. 2016. № 13. С. 150–154.
7. Иевлев А. И. Моделирование и оптимизация лесопромышленных процессов [Текст]: тексты лекций в 2-х частях. Часть 1. / А. И. Иевлев, И. А. Сидельников; Воронеж: «Воронеж. гос. лесотехн. акад».,1997. — 70 с.