Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕСАДКИ ПОДРОСТА НА ОТДЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИАЛЬНЫХ ЕДИНИ-ЦАХ ЛЕСНОГО ФОНДА

Ширнин Ю.А. 1 Рукомойников К.П. 1
1 ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет», Йошкар-Ола
Предметом исследования статьи является разработка вариантов комплектов машин для пересадки подроста с закрытой корневой системой из-под полога леса. Предлагается совмещение рубок промежуточного пользования (прореживаний и проходных) с рубками главного пользования (прежде всего выборочных) в несколько приемов и использование подроста предварительного возобновления. Подрост выкапывается с площадей гарантированного уничтожения и пересаживается после проведения очередного приема рубки вместо уничтоженного или поврежденного – на полупасеки (но не на площади волоков, лесопогрузочных пунктов и зоны безопасности). При этом формируется разновозрастный древостой сложного улучшенного состава. В статье приведены результаты функционального анализа и синтеза процессов выкопки, транспортировки и посадки подроста на отдельных территориальных единицах лесного фонда. Полученные результаты позволяют работникам лесопромышленного комплекса ознакомиться с новыми направлениями развития техники и технологии с целью последующего их эффективного внедрения в производственную деятельность и могут быть использованы малообъемными лесозаготовительными предприятиями при проектировании рубок.
посадка
выкопка посадочного материала
корни
подрост
лесовосстановление
технологическое оборудование
Лесосечные работы
1. Гаджиев Г.М. Обоснование параметров устройства для выкопки посадочного материала с прикорневой глыбкой : дис. … канд. техн. наук: 05.21.01. – Йошкар-Ола, 1999. – 161 с., ил.
2. Лазарев А.В. Обоснование технологии и комплекта машин для пересадки подроста : дис. … канд. техн. наук: 05.21.01. – Йошкар-Ола, 1999. – 138 с., ил.
3. Патент РФ № 99113548/13, 21.06.99. / Ширнин Ю.А., Шестаков Я.И. Гаджиев Г.М. Рабочий орган для выкопки подроста // Патент России № 2155473.2000. Бюл. № 25.
4. Патент РФ № 2001123480/28, 21.08.2001. / Ширнин Ю.А., Лазарев А.В., Рукомойников К.П. и др. Грейферное приспособление для захвата сортиментов и пересадки подроста // Патент России № 2213690.2003. Бюл. № 9.
5. Ширнин Ю.А. [и др.] Технология машинной пересадки подроста в процессе лесозаготовок. – Йошкар-Ола : МарГТУ, 2003. – 152 с.

Введение. С 1992 года на кафедре ТОЛП ПГТУ совместно с МГУЛ ведутся исследования по использованию подроста естественного происхождения в качестве культур на вырубках малой площади. Подрост выкапывается с площадей гарантированного уничтожения и пересаживается после проведения очередного приема рубки вместо уничтоженного или поврежденного - на полупасеки (но не на площади волоков, лесопогрузочных пунктов и зоны безопасности). Доказано, что приживаемость, качество будущих насаждений, устойчивость к болезням и вредителям гораздо выше, чем у культур из питомника [5]. При этом формируется разновозрастный древостой улучшенного состава.

Цель исследования: формирование вариантов систем машин на основе функционального анализа и синтеза процессов пересадки подроста.

Материал и методы исследования. При подготовке материалов статьи использованы методы функционального анализа и системного подхода.

Обрабатывающие операции технологического процесса пересадки подроста направлены на изменение формы напочвенного покрова лесосек и вырубок. ВИ - выкопка подроста индивидуальная; ВЯ - выкопка ямок для посадки подроста.

Операции, тесно связанные с обрабатывающими, следующие: РК - доставка и раскладка контейнеров; ДТС - доставка подроста в транспортное средство; ДТСК - доставка подроста в транспортное средство с одновременным контейнерованием прикорневой глыбки; ДВХ - доставка подроста к месту временного хранения; ДВХК - доставка подроста к месту временного хранения с одновременным контейнерованием прикорневой глыбки; ВОП - выгрузка с одновременной посадкой; ЗПУП - захват и перемещение с установкой для посадки.

К транспортным операциям следует отнести: ПТ - погрузка на транспортное средство; ТП - транспортировка подроста; ВВХ - выгрузка для временного хранения; ВВХК - выгрузка для временного хранения с одновременным контейнерованием прикорневой глыбки.

Ниже представлены функциональные схемы процессов выкопки, транспортировки и посадки подроста при индивидуальной выкопке с корневой глыбкой.

1     ВИ -> ДТС -> ТП -> ВЯ -> ВОП;

2     ВИ -> ДТС -> ТП -> ВВХК -> ВЯ -> ЗПУП;

3     ВИ -> РК -> ДТСК -> ТП -> ВЯ -> ВОП;

4     ВИ -> РК -> ДВХК -> ПТ -> ТП -> ВЯ -> ВОП;

5     ВИ -> РК -> ДВХК -> ПТ -> ТП -> ВВХ -> ВЯ -> ЗПУП.

Для осуществления вышеперечисленных вариантов необходимо выполнить ряд условий, при которых обеспечивается приживаемость подроста. К таким условиям можно отнести наличие выкапывающего устройства [1-4], соответствующий состав грунта для сохранения формы глыбки либо введение дополнительной операции по раскладке биологически растворимых в грунте контейнеров (РК).

Главным определяющим параметром выбора агрегата является расстояние между местами выкопки и посадки. Следует учитывать почвенно-грунтовые условия, полноту насаждения, технологию пересадки (с временным хранением или без него) и др.

Результаты исследования и их обсуждение. В результате исследования предложены следующие наиболее приемлемые с функциональной точки зрения варианты агрегатирования.

1. ВИ -> ДТС (ДТСК, ДВХК). Для выполнения этих функций на базовом шасси должен быть манипулятор с выкапывающим устройством. Мощность двигателя должна реализовываться главным образом в процессе выкопки подроста на тяжелых грунтах.

2. ПТ -> ТП -> ВЯ -> ВОП. Для выполнения функций варианта 2 агрегат должен иметь манипулятор с выкапывающим устройством (последнее используется также  для захвата и погрузки бывшего на хранении подроста) и тележкой. В варианте 2 мощность двигателя базового шасси должна быть рационально использована как на выкопке ямок, так и при транспортировке подроста. Варианты могут использоваться в функциональной схеме 4.

3. ВЯ -> ЗПУП. Большой скорости агрегату не требуется, зато нужен скоростной мощный манипулятор с выкапывающим устройством,  на привод которого в основном расходуется мощность двигателя. Вариант может использоваться в функциональной схеме 5.

4. ВИ -> ДТС -> ТП -> ВЯ -> ВОП. Вариант создает условия, при которых все функции выполняются одной машиной. Агрегат найдет применение при условиях, когда места выкопки и посадки близки друг к другу. Рациональное распределение энергии - одна из важных задач конструирования такого агрегата. Агрегат реализует функциональную схему 1.

5. ПТ-ТП-ВВХ. Вариант 5 для погрузки подроста, выгрузки на временное хранение оборудуется манипулятором (с устройством для захвата и выгрузки) и тележкой. Агрегат должен быть скоростной, поскольку главной его задачей является транспортировка, а манипулятор - легкий и маневренный. Агрегат может быть включен в функциональную схему 5.

6. ПТ -> ТП. Агрегат должен состоять из базового шасси с манипулятором с захватным устройством и  тележкой. Лучше, если тележка прицепная. Тогда, отцепив тележку с подростом у места посадки и прицепив порожнюю, агрегат, не дожидаясь посадки, отправляется к месту выкопки. Для этого в технологическом комплексе должно быть не менее 3 тележек. Вариант может быть использован в функциональных схемах 4, 5.

7. ТП. Вариант 7 может быть использован в функциональной схеме 1.

Заключение. Предложенные в табл. 1-4 варианты агрегатирования позволят работникам лесопромышленного комплекса, заинтересованным в развитии парка лесосечных и лесовосстановительных машин, ознакомиться с новыми направлениями развития техники и технологии с целью последующего их эффективного внедрения в производственную деятельность и могут быть использованы малообъемными лесозаготовительными предприятиями при проектировании рубок с совмещенным лесовосстановлением.

Статья подготовлена в рамках научно-исследовательской деятельности ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет» по заданию Министерства образования и науки РФ в 2012 году № 7.1846.2011.

Таблица 1 - Системы машин при сочетании функций по функциональной схеме 1

Сочетание функций

ВИ

ДТС

ТП

ВЯ

ВОП

Примечание

по лесосеке

по дороге

a

pic

На всех операциях работает один агрегат.

б

 

pic

pic

Работают два агрегата: один на выкопке, другой на транспортировке и посадке

в

 

pic

pic

pic

Работают три агрегата:  один на выкопке, другой на транспортировке, третий на посадке.

г

 

pic

pic

Работают два агрегата: первый на выкопке и транспортировке, второй на посадке.

 

д

 

pic

pic

pic

pic

Работают четыре агрегата: один на выкопке, другой на транспортировке по лесосеке, третий на транспортировке по дороге, четвертый на посадке.

е

pic

pic

pic

Работают три агрегата: один на выкопке и транспортировке по лесосеке, второй на транспортировке по дороге, третий на посадке.

Таблица 2 - Системы машин при сочетании функций по функциональной схеме 2

Сочета-ние функ-ций

ВИ

ДТС

ТП

ВВХК

ВЯ

ЗПУП

Примечание

по лесосеке

по дороге

а

pic

pic

pic

Работают два агрегата:  первый на выкопке, транспортировке и выгрузке с контейнированием, второй на выкопке ямок и посадке.

 

б

pic

pic

pic

pic

Работают три агрегата: первый на выкопке, второй  на транспортировке и выгрузке контейнированием, третий на выкопке ямок и посадке.

в

pic

pic

picpic

Работают три агрегата: первый на выкопке, второй на  транспортировке, третий на  выгрузке с контейнированием, выкопке ямок и посадке.

г

pic

pic

pic

picpic

Работают четыре агрегата: первый на выкопке, второй на транспортировке по лесосеке, третий на транспортировке  по дороге, четвертый на выгрузке с контейнированием, выкопке ямок и посадке.

Таблица 3 - Системы машин при сочетании функций по функциональной схеме 3

Сочета-ние функций

ВИ

РК

ДТСК

ТП

ВЯ

ВОП

Примечание

по лесосеке

по дороге

а

pic

Работает один агрегат на всех операциях.

б

pic

pic

Работают два агрегата: первый на выкопке и погрузке с контейнированием, второй (с облегченным технологическим оборудованием) на транспортировке, выкопке ямок и посадке.

в

pic

pic

pic

Работают два агрегата: первый на выкопке, контейнировании, транспортировке и посадке, второй на выкопке ямок.

г

picpic

pic

pic

Работают три агрегата: первый на выкопке и погрузке с контейнированием, второй на транспортировке, третий на выкопке ям и посадке.

д

pic

pic

pic

pic

Работают четыре агрегата: первый на выкопке и погрузке с контейнированием, второй на транспортировке по лесосеке, третий на транспортировке по дороге (требуются 4 сменные тележки), четвертый на посадке.

Таблица 4 - Системы машин при сочетании функций по функциональной схеме 4

Сочета-ние функций

ВИ

РК

ДВХК

ПТ

ТП

ВЯ

ВОП

Примечание

по лесосеке

по дороге

а

pic

pic

Работают два агрегата: первый на выкопке и контейнировании, второй на погрузке, транспортировке и посадке.

б

pic

pic

pic

Работают два агрегата: первый в разное время выкапывает и укладывает в контейнеры, а затем с подцепленной тележкой производит погрузку и транспортировку, смену тележек, возвращение к месту выкопки; второй на посадке.

в

picpic

pic

pic

Работают три агрегата: в разное время первый на выкопке, контейнировании и погрузке; второй на транспортировке (с тремя сменными тележками); третий на посадке.

г

picpic

pic

pic

Работает один агрегат: в разное время выкапывает подрост и контейнирует, а затем с прицепленной тележкой производит погрузку, транспортировку и посадку.

Таблица 5 - Системы машин при сочетании функций функциональной схеме 5

Сочета-ние функций

ВИ

РК

ДВХК

ПТ

ТП

ВВХ

ВЯ

ЗПУП

 

ПРИМЕЧАНИЕ

по лесосеке

по дороге

а

pic

pic

pic

picpic

Работают три агрегата: первый на выкопке и контейнировании, второй на погрузке, транспортировке  и выгрузке, третий на выкопке ям и посадке.

б

picpic

 

pic

picpic

Работают три агрегата: один на выкопке, контейнировании и погрузке, второй на транспортировке, третий на выгрузке, выкопке ям и посадке.

Рецензенты

Войтко Петр Филиппович, д.т.н., профессор, декан лесопромышленного факультета, ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет», г. Йошкар-Ола.

Царев Евгений Михайлович, д.т.н., профессор, ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет», г. Йошкар-Ола.


Библиографическая ссылка

Ширнин Ю.А., Рукомойников К.П. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕСАДКИ ПОДРОСТА НА ОТДЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИАЛЬНЫХ ЕДИНИ-ЦАХ ЛЕСНОГО ФОНДА // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=7290 (дата обращения: 20.09.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074