Лесозаготовительное производство

Период 30-40-х годов характерен исключительной интенсивностью опытных  работ по созданию переносных механических цепных пил, и результатом этой работы явилось создание вскоре после Великой  отечественной войны новой модели электропилы ЦНИИМЭ - ВАКОПП. Будучи почти вдвое легче своих предшественниц, пила ВАКОПП с 1946 года находит широкое применение в лесной промышленности. Одновременно в лес поступают передвижные электростанции ПЭС-12-50 нормальной частоты тока (50 Гц), мощностью 12 кВт.

Однако наряду со значительным снижением общего веса электропила  ВАКОПП имела недостаточную рабочую  длину шины (500 мм) и малую мощность двигателя - 1,3 кВт.

Подлинную техническую революцию  в механизации валки леса произвела  пила ЦНИИМЭ-К5. В ней был применен электродвигатель повышенной частоты  тока (200 Гц). Вместо 3000 оборотов в минуту вал электродвигателя развивал 12000 оборотов, что и позволило снизить  вес двигателя более чем вдвое, не уменьшив при этом его мощности (1,3 кВт).

В дальнейшем научные организации  и отдельные изобретатели, используя  электродвигатели повышенной частоты  тока, создали ряд конструкций  облегченных электропил. В это  же время началось серийное производство электропилы модели ПЭП-3.

В 1949 году началось серийное производство бензомоторных пил, которые  оказались значительно эффективнее  на лесосеках, удобнее в управлении, чем электропилы. Десятилетиями  царствовала на делянках бензопила  «Дружба", названная так создателями  в честь 300-летней годовщины воссоединения  Украины с Россией.

В ее конструкцию вводились новый  глушитель, одноручейный съемный стартер, улучшалась система зажигания, были упрочнены многие узлы и детали пилы. В модификации «Дружба-60» мощность на двигателе пильной цепи достигала 3,5 л.с. На смену «Дружбе» впоследствии пришли более совершенные пилы «Урал», «Тайга».¹

Но лесозаготовка - это  не только валка. Трелевка, вывозка  леса - неотъемлемые составляющие лесозаготовительных  работ. Интересна конструкция первой нашей трелевочной лебедки ТЛ-3. Эта трехбарабанная лебедка, выпускавшаяся с 1947 года, была весьма совершенной для своего времени. В лесозаготовительной промышленности в конце 30 - х - начале 40 - х гг. работало более двух с половиной тысяч газогенераторных тракторов и автомобилей.

Создание лесозаготовительных  машин шло одновременно по всем фазам  производственного процесса. Для  механизированной трелевки в первое время использовались гусеничные тракторы общего назначения, с применением  пэнов, металлических листов, прикрепленных к машине, заимствованных из зарубежной практики.

Созданием первого специального трелевочного трактора в послевоенные годы занялись ученые Ленинградской лесотехнической  академии ЦНИИМЭ, конструкторы Кировского завода и Гипролесмаша. Жорж Яковлевич Котин, конструктор знаменитого танка Т-34, со своими коллегами-танкостроителями буквально за два года создали первую лесопромышленную машину - трелевочный трактор КТ-12, выпущенный в 1948 году. Долгие годы он был основной машиной, применяемой на трелевке. ¹

Трактор был оснащен газогенераторным двигателем, работающим на топливной  чурке. Топливная чурка представляла собой кубики 50 на 50 мм, нарезанные, как правило, из березы, имеющей высокую  теплотворную способность и меньший  спрос, в отличие от строительного  леса или пиловника других пород. Освоение производства лесопромышленных тракторов КТ-12 было поручено Кировскому машиностроительному заводу в Ленинграде. В последующие годы на смену маломощному КТ-12 пришел ТДТ-40 с более мощным дизельным двигателем. Подготовленную документацию для выпуска нового трактора передали на вновь созданный Минский тракторный завод.

Одновременно с тракторной трелевкой в значительных объемах  применялась гужевая. Она базировалась на специальных тележках и приспособлениях. Для этого изготавливались захваты клещевого типа. На гужевой трелевке обеспечивалась очень высокая производительность — от 7,5 до 20 куб. м леса в смену в зависимости от объема заготовленного сырья и расстояния.

Позднее массовое производство трелевочных  тракторов было создано на базе Онежского  оружейного завода. Онежский тракторный завод стал лидером мирового лесного  тракторостроения для лесозаготовок, самой удачной моделью которого стал ТДТ-55 — знаменитая «55»-ка. За 50 лет предприятие выпустило более 300 тысяч лесопромышленных тракторов и баз для различных машин лесного хозяйства, позволивших увеличить объемы заготовок леса в СССР до 400 млн куб. м в год. ¹

Дальнейшее развитие машиностроения позволило выйти на щадящие технологии лесозаготовки. В связи с этим с 60-х годов в мире началось интенсивное  строительство тракторов на колесной базе. Появился синтетический каучук, новые технологии изготовления шин  с улучшенными зацепами различного профиля и давления. Это позволило  создать новые движители и  получить более универсальные машины. Колесные тракторы более быстроходны  и маневренны, чем гусеничные, и  в процессе эксплуатации наносят  меньше повреждений почвенному покрову  и растительности леса.

Древесина — это не только хлысты, бревна и доски, но и сучья, ветки, кора, верхушки деревьев. До недавних пор их оставляли на лесосеке, где  они гнили, подавляя своей массой молодые растения. Положение изменилось после появления машины-утилизатора. Длинной рукой-манипулятором она  собирает отходы производства и переправляет в жерло рубильной установки, превращающей их в технологическую  щепу — ценнейшее сырье для  химической промышленности.

Техника облегчила труд лесорубов. Но возросли психологические нагрузки, испытываемые операторами валочных, трелевочных и других машин. Ежедневно  им приходится выполнять одни и те же операции — выезд на рабочую  позицию, захват дерева, срезание его, укладка, разделка. Выход из создавшейся  ситуации удалось найти благодаря  развитию электроники.

Микропроцессоры позволили  создать многофункцикииональные агрегаты, сначала громоздкие и маломаневренные, но с каждым годом все более совершенные.

В 80-90-е ХХ века большинство  машиностроительных компаний начали выпуск именно таких многооперационных  машин — харвестеров и форвардеров.

Харвестеры (от англ. harvester — жнец, собиратель урожая) — многооперационные лесосечные машины, предназначенные для выполнения комплекса операций: валка, обрезка сучьев, раскряжевка и пакетирование сортиментов при проведении сплошных и выборочных рубок, а также рубок ухода.

Форвардеры (от англ. forwarder — перевозчик, экспедитор) — самозагружающиеся машины для трелевки сортиментов. В технологические задачи этих машин входит сбор, подсортировка, доставка сортиментов от места заготовки до лесовозной дороги или склада и штабелевка сортиментов. Конструкция оборудования форвардеров состоит из погрузочного модуля — манипулятора и грузового модуля — тележки. Средняя производительность форвардеров при работе после харвестера — 12 кубических метров в час. Один комплекс «харвестер плюс форвардер» может заменить до 80 работающих на лесосеке по традиционной технологии. Объемы заготавливаемой древесины несопоставимы с ручным трудом — по традиционной технологии бригада из семи-восьми человек заготавливает 7—8 тысяч кубометров за год, а связка «харвестер — форвардер», позволяет заготавливать до 60 тысяч и более. Производительность заготовки древесины на одного человека возрастает примерно в восемь раз. ¹

Иным стало и рабочее  место водителя, которого лишь в  силу традиции именуют лесорубом  или трактористом. Это удобная, просторная кабина с круговым обзором, в которой  поддерживается заданный микроклимат. Она сохраняет горизонтальное положение  независимо от рельефа местности.

Современные агрегатные машины позволяют совмещать большинство  операций. Приход в лес новой техники  инициирует изменение всей технологии лесозаготовок.

Таким образом, орудия труда  лесозаготовителей на протяжении столетий почти не менялись. Топор и пила долгое время были их основными орудиями. Интенсивное развитие инженерной мысли  в ХIХ в. привело к совершенствованию лесозаготовительных механизмов, появлению первых лесоповалочных машин. Научно - техническая революция в ХХ веке произвела революцию и в механизации лесозаготовок, где сегодня используются многооперационные автоматизированные механизмы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЫВОДЫ 

 

1)  В современных условиях  роль лесообрабатывающего производства в процессе лесозаготовок постоянно возрастает, что обуславливается необходимостью повышения эффективности работы всего лесозаготовительного предприятия. Однако, недостаточный учет особенностей функционирования лесообрабатывающего производства приводит к тому, что коэффициент загрузки применяемого оборудования в цехах лесозаготовительных предприятий может снижаться до 30 - 40 %.

 

2)  Проблему повышения загрузки  применяемого оборудования и  рациональное, комплексное использование  древесного сырья в цехах лесозаготовительных  предприятий, можно решить путем  создания гибких лесообрабатывающих процессов, которые позволяют учитывать изменения природно-производственных условий функционирования лесозаготовительного предприятия и характеризуются таксационными показателями эксплуатируемых лесонасаждений, объемами лесозаготовок, выходом отдельных видов сортиментов, применяемыми системами машин, спросом на рынке лесопродукции.

 

3)  Разработана классификация  гибких лесообрабатывающих процессов  лесозаготовительных предприятий,  которая использовалась при разработке  математической модели лесообрабатывающего  производства.

 

4)  Для оценки уровня комбинирования  гибких лесообрабатывающих процессов  в цехах лесозаготовительных  предприятий предложен специ-

альный показатель, который получил название коэффициента комбинирования.

 

5) Колебание объемов лесозаготовок  в течение года, варьирование  в широких пределах размерно-качественных  параметров сырья за счет обработки  различных по назначению сортиментов  в общих потоках требует создания  гибких лесообрабатывающих процессов,  легко перестраивающихся на обработку  различных видов лесоматериалов.

 

6) Гибкий лесообрабатывающий процесс цеха имеет сложную структуру с вероятностным характером воздействующих факторов. Исследование свойств и структуры системы, характера взаимодействия операций позволило установить, что для моделирования подобных систем наиболее приемлем метод стохастической имитации на ЭВМ.

 

7)Разработана математическая модель  гибкого лесообрабатывающего процесса, базирующаяся на методах вероятностного  моделирования с использованием  классификационных признаков процесса  и параметров потоков обрабатываемых  лесоматериалов. Предложенная методика  позволяет проводить системный  анализ результатов моделирования,  рассчитывать загрузку и пропускную  способность технологических линий  цеха и может быть использована  для определения показателей  функционирования гибких лесообрабатывающих  процессов различного назначения.

 

8) Анализ результатов экспериментирования  с моделью гибкого лесообрабатывающего  процесса цеха позволил установить:

        а) для обеспечения  наиболее эффективной загрузки  технологической линии лесообрабатывающего  цеха необходимо иметь вместимости  буферных устройств на 6...8 штук  заготовок перед делительным  станком и на О,б...0,8 м3 древесины перед отделением мелких пиломатериалов. За счет гибкой взаимосвязи станков с достаточными вместимостями буферных устройств, обеспечивается повышение загрузки технологической линии до 20...25%;

         б) возможность  обработки в общих технологических  потоках различных по назначению  сортиментов обеспечивает повышение  загрузки станков в лесообрабатывающем цехе до 25...30 % по сравнению со специализированными цехами, особенно при малых объемах обработки древесного сырья;

           в)  загрузка станков в технологической  линии лесообрабатывающего цеха  существенно не меняется с  изменением размерных параметров  обрабатываемых сортиментов в  диапазоне варьирования их средних  значений;

            г) повысить загрузку технологической  линии лесообрабатывающего цеха  можно путем повышения надежности  применяемых станков. Например, снижение  интенсивности отказов делительного  станка до уровня отказов станков  отделения мелких пиломатериалов  повышает загрузку технологической  линии до 10 %;

            д) загрузка станков в цехе с гибким лесообрабатывающим процес-

сом возрастает с увеличением концентрации лесообрабатывающего производства. В двухпоточном цехе загрузка станков на 7...8 % выше, чем в од-нопоточном цехе. В трехпоточном цехе загрузка станков возрастает на 9... 10 % по сравнению с однопоточным цехом;

            е) загрузка станков в цехе  с гибким лесообрабатывающим  процессом может быть существенно  повышена за счет оперативного  управления потоками лесоматериалов.

 

9) Экономический анализ эффективности  создания цехов с гибким лесообрабатывающим  процессом на лесопромышленных  складах лесозаготовительных предприятий  позволил сделать следующие выводы:

             а) наибольший экономический эффект  от концентрации различных лесообрабатывающих  производств в едином комбинированном  цехе достигается при объединении  производств с малыми объемами  обработки древесного сырья, что  обеспечивает повышение загрузки  оборудования цехов на 20...30%;

             б) дозагрузка оборудования лесообрабатывающего  цеха другими по назначению  сортиментами эффективна при  любом уровне снижения загрузки  технологических линий основным  видом древесного сырья.

 

10) В диссертации дана оценка  влияния вместимостей запасов  сырья и лесопродукции на загрузку технологических линий лесообрабатывающих цехов. Разработаны алгоритмы расчета вместимостей складов сырья и готовой продукции цехов.

 

11) Применение нейрокомпьютерного  программирования в сочетании  с имитационными моделями производственного  процесса лесообрабатывающего цеха, позволяет проводить оперативную  оценку производственной ситуации, определять параметры его функционирования  и создавать гибкие лесообрабатывающие процессы с учетом коньюктуры спроса на рынке лесопродукции.