Обоснование параметров и разработка компоновочной схемы оборудования для полосной расчистки вырубок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.06.02, кандидат технических наук Новиков, Сергей Васильевич

• Новиков, Сергей Васильевич
• кандидат технических наук
• 1984

Оглавление диссертации кандидат технических наук Новиков, Сергей Васильевич

Введение ' 5

1. Системный анализ лесохозяйственных агрегатов

1.1. Методы системного анализа операционного комплекса машина-местность. 10

1.2. Технологические приёмы расчистки вырубок и целевое назначение орудия 13

1.3. Оптимизация параметров многоцелевого технологического оборудования. 24

1.4. Имитационное моделирование и исследование операций. 27

1.5. Цели и задачи исследования агрегатов для расчистки лесных площадей в условиях Сибири. 29

2. Методика теоретического и экспериментального исследования процесса расчистки лесных площадей орудиями с пассивными рабочими органами, системный подхдд.

2.1. Теоретические исследования функционирования системы машина-местность для лесохозяйственных агрегатов. 31

2.2. Методика имитационного моделирования вырубок и древостоев. 32

2.3. Методика имитационного моделирования движения лесохозяйственного агрегата по вырубке. 39

2.4. Оценка машин, максимально адаптируемых к условиям производства работ-. 40 . 2.5. Методика определения качественных показателей процесса полосной расчистки вырубок по результатам работы имитационной модели лесохозяйственного arperaта-местность. 43

2.6. Методика экспериментальных исследований работы агрегатов для полосной расчистки лесных площадей в условиях Сиб1фи 47

3. Теория моделирования функционирования операционного комплекса "лесохозяйственный агрегат-местность*.'

3.1. Векторная оптимизация параметров рабочих органов лесохозяйственных машин 56

3.2. Расчёт усилия корчевания пня с предварительным разрушением корневой системы. 59

3.3. Обоснование параметров отражающей штанги оборудования для полосной расчистки вырубок. 66

3.4. Основные положения моделирования движения лесо-хозяйственного агрегата по вырубке. 72

3.5. Имитационная модель совокупности случайно распределённых объектов (на примере древостоя) 79

3.6. Алгоритм имитационной модели движения лесохо-зяйственного агрегата по вырубке. 87

3.7. Геометрические характеристики модели .движения

МТА по вырубке. 92

4. Результаты теоретических и экспериментальных исследований комплекса "лесохозяйственный анрегат-условия производства работ" для полосной расчистки вырубок в условиях Сибири

4.1, Расчёт и оптимизация параметров рабочих органов оборудования для расчистки и раскорчёвки лесных площадей 98

4.2. Исследование нагрузок, возникающих в основных элементах конструкции комбинированного орудия 109

4.3. Выбор компоновочной схемы комбинированного оборудования для полосной расчистки и раскорчёвки вырубок 123

4.4. Зависимости качественных показателей процесса полосной расчистки вьфубок от параметров лесо-хозяйственного агрегата. 126

Внедрение материалов исследований 142-143 Экономическая эффективность внедрения клина для расчистки полос КРП-2,5. 144-147 Общие выводы 147-149 Литература 150-156 Приложения

Заключение диссертации по теме «Машины и механизмы лесоразработок, лесозаготовок, лесного хозяйства и деревообрабатывающих производств», Новиков, Сергей Васильевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЖОМЕНДАЩИ

1. Исследования, проведённые в данной работе, показали целесообразность использования навесного оборудования, выполненного в форме клина и снабжённого специальными рабочими органами предварительного разрушения корневой системы пня для расчистки полос на вырубках. .

2. Использование предложенной конструкции оборудования для расчистки полос на вырубках позволяет применить новую технологию работ по лесовозобновлению, совмещающую операции расчистки и подготовки почвы под лесные культуры.

3. Установлено, что для расчистки полос на вырубках необходимо иметь оборудование двух типов:

- клиновые конструкции, снабжённые плоскими, ножами и установленной по верхнему периметру отражающей штангой для расчистки полос на вырубках с количеством пней до 600шт. на 1га и реконструкции площадей, зарастающих, малоценными лиственными породами,

- при количестве пней более 600шт. на 1га, необходимо применение оборудования комбинированного типа, включающего устройство для корчевания пней и рабочие органы предварительного разрушения корневой системы пня,

4. Для создания оптимальных условий при срезании молодняка лиственных пород, отражающая штанга оборудования должна автоматически смещаться относительно плоских режущих ножей.

5. При использовании в конструкции оборудования рабочих органов, предварительно разрушающих корневую систему пня, энергозатраты на расчистку полос снижаются на 30%.

6. Технологическая схема, в которой используется приём корчевания пней с предварительным разрушением корневой системы, позволяет уменьшить объём подпневых ям, извилистость расчищаемой полосы, что положительно влияет на работу лесопосадочных машин и облегчает проведение мероприятий по уходу за лесными культурами.

7. Из материалов исследований следует, что комбинированная машина для расчистки полос может быть разработана на базе серийно выпускаемых корчевателей и корчевателей-собирателей с максимальной степенью унификации, что существенно снижает стоимость научно-конструкторских разработок. Показано, что в качестве исходного базового набора машин могут быть взяты клин расчистки полосной КРП-2,5 и машина МРП-2.

8. Разработанные экономико-математические модели движения агрегата для полосной расчистки вырубок и их реализация на ЭВМ позволяют оценить эффективность компоновочных схем и проводить оптимизацию параметров рабочих органов на стадии проектирования технологического оборудования.

9. Исследование нагрузок на рабочих органах комбинированного оборудования для расчистки полос на вырубках показали, что сум-» марная нагрузка при расчистке с корчеванием достигает 260-320кН. Следовательно на действия нагрузок в этом диапазоне должны -быть рассчитаны узлы оборудования и присоединительной системы,

10. Расстояние между вертикальными черенковыми ножами, разрушающими корневую систему, должно быть не менее 80-Ю0см,

11. Ширина захвата оборудования для расчистки без корчевания на вырубках с плотностью пней до 600шт на 1га, не более 2,5-Зм.

12. По результатам исследований разработан клин КРП-2,5, ком0 бинированное оборудование для расчистки и раскорчёвки полос, ГОСТ 23930-79"Машины для расчистки полос на вырубках.Общие технические требования", ГОСТ 23736-79"Машины для расчистки полос на вырубках,Типы и основные параметры".

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Новиков, Сергей Васильевич, 1984 год

1. Албяков М.П. и др. Справочник механизатора лесного хозяйства. М., "Лесная промышленность", 1960.-ZfSc.

2. Албяков М.П. Механизация работ по возобновлению леса. М., "Ласная промышленность", 1966. -ЗОЯс.

3. Баранов А.И. Машины и механизмы для лесного хозяйства. М., Госбумлесиздат, 1962, 380 с. ~ д№с.

4. Бахтин П.У. Исследование физико-механических и технологических свойств основных типов почвы СССР. М., "Колос", 1970.

5. Баловнев В.И. Методы физического моделирования рабочих процессов дорожно-строительных, машин. М., "Машиностроение", 1974. г е. ■

6. Борще в Т.С. Землеройные машины. М., "Колос", 1970. -¿^¿ic.

7. Бусленко Н.П. Метод статистического моделирования. М., "Статистика", 1970 .- 399 с.'

8. Бачинский Б.Ф. Изучение строения лесонасаждений с помощью ЭВМ. "Лесное хозяйство", Р 3, 1952. 3^-3?с.

9. Васюков В.А., Шегельман И.Р. Машины для заготовки пневой древесины. М., ВНШШНлеспром, 1972. -49е.

10. Воронов Ю.й. и др. Сельскохозяйственные машины. М., "Высшая школа", 1972, 479 с.

11. Верховский A.B. Вопросы теории корчевальных машин, в книге "Теория, конструкция и производство сельскохозяйственных машин" под ред. Горячкина В.II. т-4, М-Л., "Сельхозгиз",

12. Верхунов П.М. Товарная структура разновозрастных сосняков. "Наука", 1980. -20?с.

13. Воинов В.А. Приближенный расчет движения тел в сопротивляющейся среде. Труды ВЙСХОМ, вып. 24, ЦБТИ транспортного и-хЬ1сельскохозяйственного машиностроения. М. , 1959. Х&о.

14. Ветров 1и.А. Резание грунтов землеройными машинами. "'Лат-* ностроение", М. , 1978. /з/с,

15. Вишняков В.И. Распределение корней древесных пород на вырубках. "Лесная таксация и лесоустройство", СТЕ, вып. ;4, Красноярск, 1975. У2-2Ье.

16. Боровой М.С. Корчевально-фрезерная машина. Бклл. ВНИИагро-лесомелиорации, еып. 4, Волгоград, 1969. 20-¿яс.

17. Галанов В.Н. Исследование процесса полосной расчистки вы-■рубок применительно к орудиям для последующей работы. Исследование и обоснование параметров новых лесохозяйствен-!ных машин, М. , ВНИЖМ, 1976. И с.18.

18. Габаев В.Н. Опыт расчистки и подготовки на старых вырубках в равнинных лесах Западно!': Сибири "Лесное хозяйство",

19. Демин К.А. , Бежев К.А., Краливко Н.Б. Техника и технология заготовки пневого осмола. "Лесная промышленность",t¡5 6, 1966.

20. Дебердеев A.A. К вопросу о центре тяжести и моменте инерции дерева. "Лесной журнал", ÍÍ 6, 1966. QZ-^^c.21. ,Ермаков С.М. , Михайлов Г.А. Курс статистического моделирования. "Наука", М. , 1976. 2о-/с

21. Жаров В.И. Механизация очистки лесосек. М. , 1971.23.:Зима И.М., Малютин Т.Т. Механизация лесохозяйственных работ. Ы. , 1964. 6~<!8с.

22. Заводский L.B. Моделирование случайных процессов. М., МАДй, 1974. гЫс.

23. Ильин Г.П.,Усанов A.B. Машины и орудия для создания лесных культур на вырубках:. М., "Гослесбумиздат?, 1961. 9Sc.

24. Корманцев Б. Корчевка пней и деревьев больших диаметров.-152

25. Техника в сельском хозяйстве", М, 1972. 38-40с.

26. Кирносов A.C., Дынчкк И.П. Корчеватель ДП-25. "Строительные и дорожные машины:, М, 1972. 2 8-32 с.

27. Корниенко П.П.»Галанов В.Н. Машина для полосной расчистки вырубок (МРП-2). "Лесное, хозяйство",№9,1975. 63-64 е.

28. Коган В.Г. Организация и технология производства тракторных работ. М-Л, Сельхозиздат, 1956. 2 ЬЬ с.

29. Калиниченко Н.П., Писаренко А.И., Смирнов Н«А.Лесовосстанов-ление на вырубках, М.»"Лесная промышленность", 1973. 3Z6с.

30. Ковалин Д.Т. Механизация лесохозяйственного производства и лесоэксплуатации. М.,"Высшая школа", 1974.- 3 3-fc.

31. Кочегаров В,Г., Федяев Л.Г., Лавров И.А. Технология и машины лесосечных и лесовосстановительных работ. М., "Лесная промышленность", 1972. 400е.

32. Калиниченко H.A., Чернышов В.В. Новая технология машины и орудия по возобновлению леса на вырубках с дренированными почвами. /34е.

33. Клячко A.B. За комплексную механизацию трудоёмких работ. "Лесное хозяйство", М, 1980.

34. Качинский H.A. Физика почв.4M,2. М.,"Высшая школа",1965-69.

35. Кендалл М., Моран М. Геометрические вероятности. "Наука",1972.

36. Кузмичёв В.А. Закономерности роста древостоев.4"Наука",1972. Сибирское отделение, Новосибирск. ZoSc.

37. Костогрыз С.Г., Ковтун ИЛ. Вероятностный анализ препятствий движению лесопространства в условиях лесосек. "Лесной журнал" ЖЗ, 1975.

38. Ларюхин Г.А. и др. Механизация лесовоестановления. мМ., "Лесная промышленность", 1975. -Z^Sa.

39. Лифиянский B.lli., Шац В.М. Зарубежные машины и орудия для культурно-тезошческих работ. М., IS75. 7Se.

40. Лурье А.Б. динамики регулирования навесных сельскохозяйственных агрегатов. Л., "Колос", IS70. -ZB^c.

41. Лурье А.Б. О системном анализе мобильных с/х агрегатов. Записки АСХК, 1973, т. 219. F6-6Z е.

42. Маланаускас М., Мшпаускас П. Корчевальная борона для удаления кустарника. № 4, 1971, "Гидротехника и мелиорация".

43. Мелков Н.П., Груздев Д.М. Механизация очистки лесных площадей в сельском хозяйстве. Ы. , ЦШЙПЗЙ, 1966.

44. Митрофанов А.Е. и др. Агрегат ЛД-4. "Леснал промышленность", í? 8, 1973. 36с. .

45. Митрофанов А.Е. и др. Механизация агролесомелиоративных работ. М. , 1973. -32^ с.

46. Мац В.М. Кустарники и мелколесье как объекты механизированной уборки. "Гидротехника к мелиорация", Р I, 1979.

47. Мер И.И. Мелиоративные машины. М. , "Колос", 1968. Зв£е.

48. Мер К.К. Машинно-тракторный парк в лесном хозяйстве. М., "Лесная промышленность". 23 Je.

49. Мореев В.П. Механизация расчистки площадей от древесной и кустарниковой растительности. М., 1966. -29с.

50. Малиновский ЙЛ.- Математическое моделирование в исследовании строительных машин. М.,' ВНИИстройдормаш, 1965.

51. Мореев П.С. Обоснование параметров кусторезов для лесного хозяйства. В сборнике "Исследование рабочих органов машин для лесокультурных работ. "Лесная промышленность", М., 1970. ЗЬ 32с.

52. Номенклатурный справочник машин, орудий и изделий, выпускаемых машиностроительными предприятиями системы Гослесхоза СССР. М. , 1970. 42-/е.-15454. Нартов П.С. Дисковые почвообрабатывающие орудия. Воронеж, изд-во Госуниверситета, 1972.- /85а.

53. Нартов П.С. Механизации корчевальных работ. ЦБНТК Гослесхоза СССР, M. , 1977. -29с.

54. Новиков C.B. Системный анализ мобильных агрегатов для расчистки лесных' полос. Механизация работ в лесном хозяйстве Сибири с применением новой техники и технологии. М., ВНКйЖ, 1978.

55. Новиков C.B. Расчет отражающей штанги орудий для расчистки лесных площадей. Механизация работ в лесном хозяйстве Сибири с применением новой техники и технологии. М. , ВНШШ, 1970. —/29 с

56. Ноеиков C.B. Определение проходимости лесохозяйственных предприятий агрегатов на вырубках и под пологом леса. Тезисы докладов. НТО лесной промышленности и лесного хозяйства. Красноярск, i960. $2с,

57. Новиков C.B. К вопросу определения усилия корчевания. Тезисы докладов. НТО лесной промышленности. Красноярск, 1976.

58. Ошевский В.В., Кванкович В.Д. Очистка трасс от пней взрывным методом. М., ЦВНТИлесхоз, 1971 ,-2Усг

59. Опнер С.Л. Системный'анализ для решения деловых и промышленных проблем. М., "Советское радио", 1969. с.

60. Петерсон X. Механизация культурно-технических работ в США. "Гидротехника и мелиорация", № I, 1973.

61. Прикащиков Р.Г. и др. Современные корчеватели. М., ЦНШТЭ-строймаш, 1972. -¡2 3 с

62. Пиявскии С.А., Ърусов Е.С., Хвило^ Е.А. Оптимизация параметров многоцелевых летательных аппаратов. "Машиностроение", 19.74. /51а.

63. Применение в Болгарии итальянской машины "Ротор левачени"-IüOдля уничтожения пней. "Jleсохозяйетвенная информация", № 19, 1936. ¿-9с.

64. Правила технического ухода за лесохозяйственнпми машинами. М. , "Лесная промышленность", 1968. ZWс.

65. Пятецкий P.E. Глубина распространения корней сосны; ели, березы на осушенных землях средней и северно!: подзоны тайги. Труды Петрозаводской ЛОС, вып. 1972. -/З^с.

66. Со. Проектирование и. расчет специальных лесных машин, "Лесная промышленность", М., 1976. -208с.

67. Пути совершенствования инвентаризации лесов Сибири и Дальнего Востока. М., "Наука", 1965. -/98е.

68. Рожков С.И., Сергеев П.Г., Гаврилов И.И. Машины и механизмы для лесного хозяйства и лесозаготовок. М. , 1969. <-234с.

69. Рериг Е. Развитие корней у лесных деревьев в зависимости от экологических условий. "Лесное хозяйство", № 10, 1966.

70. Ревут й.Б. Физика п°чвы. Л., "Колос", 1966.

71. Рахтиенко Й.Н. Корневые системы древесных и кустарниковых пород. А-М., Гослесбумиздат, 1952. 98с.

72. Серов A.B. Теория управления техническим, состоянием транспортных машин в лесозаготовительных предприятиях, автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора тех-наук. Ы. , МЛТИ, 1975.

73. Серов A.B. Управление эффективностью к качеством работы машин в условиях эксплуатации. М., издательство стандартов, 1979.

74. Справочник механизатора лесного хозяйства. М., 1969.

75. Сумецкий К.11. Отечественные и зарубежные машины для подготовки площадеГ. при мелиоративном строительстве. М. , ЦНШТЭстроймаш, 1972. ЗЬс.

76. Толмачев А.И. Рабочие нагрузки на корчеватель. "Строительные и дорожные машины", № I, 1973. 2 ЗУ с.

77. Терехов А. Основы системного анализа и оптимизации машинно-тракторных агрегатов с/х. Киев, 1975, вып. 3480. йадин и др. Полосная раскорчевка пней на вырубках. "Лесное хозяйство", i;-- 10, 1968. SS-бОс.

78. Хачатрян Х.А. Стабильность работы почвообрабатывающих агрегатов. М., "машиностроение", 1974. /9Z с .

79. Беккер М.Г. Введение б теорию систем местность-машина. М. , "машиностроение", 1973. -S20c.

80. Бусленко Н.П. Математическое моделирование производственных процессов на цифровых вычислительных машинах. М., "Наука", 1964. 36Z с.

81. Нейлор Т. Машинные шштационные эксперименты с моделями экономических систем. М. , "Мир", 1975. -434 с.

82. Бочаров М.К., Самойлович Г.Г. Математические основы дешифрирования аэроснимков леса. М., 1964. zzzc.

83. Шанин С.С. Строение основных и лиственничных древостоев ' Сибири. "Лесная промышленность", М., 1965. — J03с.1ТВЕРВДВ:

84. Звчре*к*вяь Председателя Государственного комитете, лесного хозяйства Совет1. V' СС@Р1. Ч УТ'Я?»еЩта&фАНЛ#Бо®кш»1. Р 2 1 5 Н I I

85. О ПОСТАНОВКЕ НА ПРОИЗВОДСТВО ШНА ДЛЯ РАСЧИСТКИ

86. ПОЛОС От-8,5 ВСЕСОЮЗНОЙ) НАУЧЙО-КССЩОВАТЕЛЬСЙОГО

87. ШЯГОТА ЕШШЗЛЩШ ЯЕСЮГО ШЯЙША

88. Повышение промзводдтедыюстн тру^ в 1,2 раза;

89. Повышение эксщ^уаташощшй надежности до 1;

90. Снижение матеркалоеикоете в 1,? рэзи;

91. Годовую эко&жкп от приненешш одного изделия 8,5 тне„ру$;

92. Елки дне расчистки полое полностью соответсзуе* требованиям техники безопасности, проншяенной санитарии м шгаенн

93. ГосудэрсзгзеяшШ комитет лесного хозяйства Совета. Шшмсттв СССР принте* ршени® поставить на ссршное производство в 1У78 году клин доя расчистки полос КР0-&, о ,имевдрса сяедувщугхарактернстшту:

94. Елее агрегатируется с трактором ТТ-4, оборудаванкш раздельно-агрегатной гидравлической системой. Навешивается опере ни трактора.

95. Рабочая скорость, ж/с 05ВЗ

96. Транспортная скорость» :д/с до 2,7?

97. Количество оис^^шащаго персонажа, чел, ' I

98. Спок службы до -с-прого паж-аяъпого р-жонта,час -£50012. «аксниальный диаметр удаляеглнг с шсчщсг.ной полосы пней ш деревьев, ж 160

99. Прерьшистотзть расчщонной полосы, % Б

100. Кркволтейзость н степень расчистки полос соответствует производительному вшолкешш последущих лесохозяйственннх работ

101. Материалоемкость, кг.пог.тд/час » &00 ■

102. Коэффициент унификации (повторяемости) К^ Приложение:- 22

103. Выписка из протокола Ж 74 заседания научно-явх-ничаского tass Совета при Гослесхозе СОТ от^ГБ января 1974 г*

104. Еачалыдш Управления ^^анжзацжж Дшрегтор Всесоюзного ж ново! ^амшш- Гос&еохоза СССР ^^^аа^шз^садвдоватвльсЕо-/ ' д.И*хщшшо »езшнкзаци9 1s'» ,, и В77.г.

105. V ^ rr^^L^jf.^ %Л>Вознв£ v; 337? г.

106. Агрегаты ЛХТ-4 + КРП-2,5 + ПКЛ-70, ЛХ1-4 + КРП-2,5 + ДХТ-4 ■+ бульдозер + ФБи-1,5 выполняли раоогы: по посадке сеянцев с одновременной расчисткой гарей-62,4 га; по прокладке прот^гепо-на-яых минерализованных полос и уход.у за ними -29.5 дог.

107. Использование этих агрегатов в условиях Зеудинско^-о пехлео-хоза дало б 1976 гсд„. экономический эй&еьг1. Vгк/ .л \ ' „ . >0,

108. ТШСКАЯ ОБЛАСТЬ, ТЫМСКОЕ ЛЕСНИЧЕСТВО