Обоснование оптимального комплекта машин для рубок ухода за лесом



Для лесозаготовительных предприятий постоянно актуален вопрос принятия эффективных решений при выборе наилучших из возможных вариантов технологий, лесосечных машин или оборудования [1, с. 16].

На рубках ухода за лесом механизированный способ выполнения валки деревьев, очистки их стволов от сучьев, раскряжевки хлыстов преобладает и будет, по всей видимости, преобладать в будущем [7, с. 17]. В настоящий момент наибольшей популярностью пользуется зарубежный бензиномоторный инструмент в основном немецкого и шведского производства [2, с. 75]. Большое разнообразие различных марок бензопил с индивидуальными мощностными характеристиками (рис. 1), а также возможных вариантов использования их в сочетании с различными типами трелевочных средств ставит вопрос научно-обоснованного выбора оптимального комплекта машин и механизмов применительно к конкретным условиям производства и природной среды [3, с. 37].

Рис. 1. Различные марки современных бензопил фирмы «Хускварна»

Из трелевочных средств для рубок ухода по-прежнему остаются актуальными сельскохозяйственные тракторы на колесном ходу оснащенные: лебедками, оборудованием и приспособлениями для чокерной трелевки; устройствами и захватами бесчокерными; манипуляторными средствами (рис. 2).

Рис. 2. Различные типы и марки трелевочной техники для рубок ухода за лесом: а) ЛТН-1 — лебедка трелевочная навесная, б) ЛТП-2 — лебедка трелевочная прицепная, в) ПТН-10А — приспособление трелевочное навесное; г) ПТН-0,8 «Муравей — приспособление трелевочное навесное; д) ЗТН-0,8 — захват трелевочный навесной; в) ЗТЛ-2 — захват трелевочный лесной; ж) МТТ-10 — машина трелевочная; з) ПДТ- 0,3 — подтрелевщик древесины тракторный; и) ПС-1,5 — активный полуприцеп

В качестве критерия оценки эффективности функционирования системы машин в различных природно-производственных условиях представляется целесообразным использовать показатель удельных приведенных энергозатрат:

,(1)

где — номинальная мощность двигателя исследуемой машины или механизма, кВт;

— продолжительность цикла выполнения исследуемой операции, ч.;

— сменная производительность исследуемой машины или механизма, м³.

Удельные приведенные энергозатраты являются комплексным оценочным показателем эффективности функционирования операционных процессов, позволяющих сравнивать и однозначно выбирать из конкурирующих вариантов наиболее эффективный для определенного сочетания параметров, характеризующих предмет труда и окружающую среду [5, с. 48].

Формирование оптимального комплекта машин для заданных природно-производственных условий представляется целесообразным начинать с выбора трелевочного средства определенного типа, так как от этого зависит вся последовательность операций технологического процесса лесосечных работ [6, с. 75]. В этой связи было предложено исследовать работу следующих трелевочных средств: тракторов агрегатированных трелевочными лебедками навесными Т-40+ЛТН-1 и МТЗ-52+ЛТП-2; тракторов агрегатированных трелевочными захватами навесными Т-40+ЗТН-0,8 и МТЗ-82+ЗТЛ-2; тракторов агрегатированных активными полуприцепами МТЗ-82+ПЛ-9+ГМ-42 и Т-40+MPV-7000. Из бензиномоторного инструмента для комплектования в систему с трелевочным средством исследовалась в различных технологических вариантах работа следующих марок: Урал-70; Дружба 4 М; Тайга 214; МП-5 Урал-2 Штиль 039; Штиль 036 Штиль 023; Штиль 029; Хускварна 262 ХРH; Хускварна 268; Хускварна 242; Хускварна 254 ХР [4, с. 46].

Результаты, полученные при проведении имитационного эксперимента по определению удельных приведенных энергозатрат использования выбранных трелевочных средств и бензопил в различных технологических вариантах применительно к конкретным природно-производственным условиям ТОГАУ «Челнавский лесхоз» (Тамбовская область) представлены на рис. 3.

Анализ данных имитационного эксперимента выявил три наиболее предпочтительных разнотипных комплекта машин. Первый вариант: валка — б/п Штиль 039; очистка сучьев — б/п Хускварна 242; трелевка хлыстов — Т-40+ЛТН-1; раскряжевка — Хускварна 268. Второй вариант: валка — б/п Штиль 039; Очистка сучьев — б/п Хускварна 242; трелевка хлыстов — Т-40+ЗТН-0,8; раскряжевка — Хускварна 268. Третий вариант: валка, очистка сучьев, раскряжевка — б/п Штиль 029; трелевка сортиментов — Т-40+MPV-7000. При этом третий вариант по среднему показателю удельных приведенных энергозатрат оказался наиболее оптимальным, в связи с чем, и был рекомендован в условиях ТОГАУ «Челнавский лесхоз».

Рис. 3. Обоснование оптимального комплекта бензиномоторного инструмента и трелевочного средства

Приведенные затраты предлагаемого варианта по сравнению с базовым (ПЗ):

(2)

где - себестоимость продукции, руб./м³;

- нормативный коэффициент экономической эффективности;

- удельные капиталовложения, руб./м³.

Возможный прирост прибыли за счет снижения эксплуатационных затрат (П):

(3)

где - годовой объем производства лесоматериалов, руб./м³.

Годовой экономический эффект:

(4)

Срок окупаемости:

(5)

где - капиталовложения, руб.

Анализ полученных показателей, говорит о том, что обоснованный с позиции удельных приведенных энергозатрат оптимальный комплект машин и механизмов применительно к ТОГАУ «Челнавский лесхоз» является экономически более эффективным по сравнению с используемым на предприятии.

Литература:

1. Абрамов, В. В. Трелевка леса в малолесных районах России: деп. рукопись [Текст] / Воронеж. гос. лесотехн. акад. — Воронеж, 2005. — 63 с.
2. Абрамов, В. В. Обоснование оптимального комплекта бензиномоторного инструмента в различных природно-производственных условиях лесозаготовок [Текст] / В. В. Абрамов, А. И. Серебрянский, С. Н. Бабкин // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. — 2014. — Т.2. — № 2–3(7–3). — С. 74–79.
3. Абрамов, В. В. Совершенствование трелевки на основе оптимизации процесса при выполнении рубок промежуточного пользования [Текст] / В. В. Абрамов // Научный вестник Воронежской государственной лесотехнической академии / под ред. В. М. Бугакова; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». — Воронеж, 2009. — Вып. 1 (6). — С. 36–40. — Библиогр.: с. 40 (5 назв.).
4. Абрамов, В. В. Технико-экономическое обоснование рациональных технологических параметров трелевки для малолесных районов [Текст] / В. В. Абрамов // Научный вестник Воронежской государственной лесотехнической академии / под ред. В. М. Бугакова; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». — Воронеж, 2009. — Вып. 1 (6). — С. 41–48. — Библиогр.: с. 48 (1 назв.).
5. Абрамов, В. В. Разработка и обоснование эффективной технологии трелевки в малолесных районах [Текст]: дис.... к-та техн. наук: 05.21.01 / В. В. Абрамов. — Воронеж: ВГЛТА, 2009. — 288 с.
6. Афоничев, Д. Н. Математическое обеспечение системы автоматизированного проектирования объектов производственно-транспортной инфраструктуры лесопромышленного комплекса [Текст] / Д. Н. Афоничев, А. Д. Данилов, В. С. Петровский // Лесотехнический журнал. — 2014. — № 1. — С. 74–79.
7. 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.