Обзор. Рубрика в журнале - Resources and Technology
Статья научная
Способ утилизации опилок и других отходов лесопереработки путём производства топливных брикетов находит все большее применение в промышленности. Диверсификация продукции лесопереработки является приоритетным направлением развития промышленности, в одном ряду с повышением энергоэффективности производства. Современных работ по тематике непосредственно брикетирования известно сравнительно мало, из фундаментальных работ в этой области следует отме-тить монографию Н.А. Модина 1971 года. Очевидно, что промышленность за это время сделала шаг вперед, появились новые модели высокопроизводительных прессов, главным образом - гидравлических, кроме того, изменились социально-экономические условия. Таким образом, дальнейшие исследования в области брикетирования отходов лесопереработки являются актуальными как для теории, так и для практики лесозаготовительного производства. Известны математические модели, описывающие формирование пеллет из опилок в фильерах открытого типа; для этого случая проработаны вопросы оценки деформативных свойств прессуемой древесной массы. Известны результаты теоретических и экспериментальных исследований по виброударному уплотнению измельченной коры и опилок. Опубликованы результаты ряда экспериментальных исследований по брикетированию опилок и коры с использованием штемпельных прессов с открытой матрицей. Вопросы уплотнения измельченных древесных материалов в закрытой матрице проработаны частично. Требуется разработать и исследовать математические модели прессования древесной массы с использованием гидравлического прессового оборудования, уточняющие представления о деформативных свойствах измельченной древесины и коры и развивающие теорию уплотнения древесных материалов, позволяющие на практике подбирать рациональные параметры процесса брикетирования в закрытой матрице с учётом свойств сырья.
Бесплатно
Анализ конструкций и технологий работы форвардеров на лесозаготовках
Статья научная
Природно-производственные условия России отличаются очень большим разнообразием. Это касается и таксационных характеристик древостоев, почвенно-грунтовых и рельефных условий, допускаемых видов рубок, а также развитости дорожной сети. Для всех возможных сочетаний природно-производственных условий эксплуатации можно выбрать оптимальный форвардер, главное, грамотно подойти к вопросу выбора. Прежде всего, форвардер выбирается исходя из тех задач, которые перед ним стоят. Надо помнить, что обычно форвардер эксплуатируется в паре с харвестером, выполняющим непосредственно заготовку древесины. Каждая модель форвардера подбирается исходя из тех условий и задач, которые стоят перед лесозаготовителем. Нет смысла приобретать форвардер с малой грузоподъёмностью, если с ним в паре работает мощный харвестер на крупном древостое. Форвардер с малой грузоподъёмностью не сможет обеспечить требуемую для данных условий производительность трелёвки. И наоборот, бессмысленно ставить форвардер с большой грузоподъёмностью в паре с небольшим харвестером, работающим, например, на рубках ухода за лесом. Из производимых серийно в настоящее время форвардеров не все пользуются спросом в России. На российском рынке наибольшей популярностью пользуются форвардеры, начиная с грузоподъёмности 14 т. Форвардеры с меньшей грузоподъёмностью, как правило, используются в Скандинавских странах, при небольших объёмах заготовок, например, дровяной древесины, заготовки собственником для себя. В России на промышленных заготовках древесины эти форвардеры не используются. Если в районе проведения лесосечных работ дорожная сеть развита слабо и возникает необходимость трелёвки на дальние расстояния, то лучше использовать машины большой грузоподъёмности. В России есть примеры, когда такими форвардерами выполняют трелёвку на 7-8 км. Но, конечно, надо учитывать, что если форвардер вынужден перемещать на столь дальние расстояния, то его производительность резко падает, а для трелёвки всего объёма сортиментов, производимых харвестером, в таких условиях может понадобиться дополнительный форвардер. Понятно, что форвардеры с большей грузоподъёмностью стоят дороже. Для ориентации можно указать, что разница в стоимости форвардеров с грузоподъёмностью 14 т и грузоподъёмностью 20 т составляет примерно 50 тыс. евро, или около 15 % стоимости машины.
Бесплатно
Анализ подходов к описанию процессов взаимодействия движителей лесных машин с почвогрунтами лесосек
Статья научная
Работа лесных машин на различных технологических операциях, включая трелевку, - один из важнейших и наиболее ресурсоёмких этапов в лесозаготовительном производстве. От того, насколько рационально организована работа лесных машин, во многом зависят показатели деятельности всего лесозаготовительного процесcа. При этом уже на стадии проектирования технологического процесса необходима оценка эффективности работы лесных машин (производительность, экологичность, эргономичность и т. д.) исходя из комплекса факторов: состава парка машин, условий работы, показателей самого процесса работы (среднее расстояние перемещения, рейсовая нагрузка). Сведения об основных показателях процесса работы колёсных лесных машин, сравнительно недавно получивших распространение в России, зачастую недостаточно точно отражают сложные взаимосвязи параметров лесной машины, рейсовой нагрузки, почвенно-грунтовых условий лесосеки с эффективностью их работы. В частности, наблюдается недостаток в моделях для практической оценки проходимости и производительности колёсных лесных машин исходя из конкретных природно-производственных условий. Указанное затрудняет выработку практических рекомендаций, направленных на дальнейшее совершенствование выбора колёсных лесных машин для конкретных природно-производственных условий работы предприятия. На настоящий момент в теории лесозаготовительного производства можно отметить недостаток работ, направленных на выявление нелинейного влияния нагрузки со стороны движителя на сопротивление почвогрунта передвижению машины и показатели сцепления. Существующие методики расчёта, в основном, учитывают силы сопротивления и сцепления при помощи односложных коэффициентов без привязки к параметрам машины и величине нагрузки. Общие вопросы движения машин с колёсными движителями по бездорожью рассмотрены в теории движения вездеходных средств, однако адаптация этих результатов применительно к задачам лесозаготовительного комплекса требует отдельных исследований.
Бесплатно
Математические модели взаимодействия движителей машин с грунтами (обзор)
Статья научная
Предлагаемая статья представляет собой обзор и краткий анализ основных результатов, полученных отечественными и зарубежными исследователями в области изучения взаимодействия движителей колесных и гусеничных машин с опорными поверхностями движения. Рассмотрены математические модели, предназначенные для расчета показателей колееобразования и тягово-сцепных свойств движителей машин. Показано, что к настоящему времени научное описание процессов взаимодействия движителей машин с опорными поверхностями, лесными почвами и грунтами, необходимое для повышения технологической эффективности и снижения экологических рисков работы лесозаготовительной техники в сложных и особо сложных почвенно-грунтовых условиях, не завершено. Рассмотрены подходы к моделированию взаимодействия движителей лесных и лесозаготовительных машин с однородными опорными поверхностями, свойства которых остаются неизменными в процессе взаимодействия с движителями; подходы, в основном, используют упругую постановку задачи о вдавливании штампа-деформатора в полупространство. Приведен обзор накопленных эмпирических сведений по взаимодействию движителей машин с отдельными типами почв и грунтов. Рассмотрены апробированные подходы к получению практических зависимостей для определения показателей колееобразования и уплотнения почвогрунтов, тягово-сцепных свойств движителей при работе на однородных опорных поверхностях с неизменными свойствами (подходы базируются на идее обработки результатов вычислительных экспериментов). Установлено, что сравнительно слабо проработаны вопросы оценки показателей взаимодействия движителей колесных и гусеничных лесных машин с неоднородными опорными поверхностями (лесные почвогрунты и заболоченные грунты, вариативность свойств которых обусловлена слоистой структурой и неоднородностью плотности и влажности по глубине залегания слоев), свойства которых могут изменяться непосредственно под воздействием движителя (например, снег, уплотненный почвогрунт, почвогрунт лесосеки при многократном прохождении движителя по следу), при нелинейных взаимосвязях напряжения и деформации (возникающих при существенных деформациях опорной поверхности и вследствие реологических свойств почв и грунтов, динамических эффектов при воздействии на них движителей машин).
Бесплатно
Перспективность дальнейших исследований по совершенствованию гусеничных лесных машин
Статья научная
В обзоре на основании анализа сложившейся ситуации в отечественной лесной науке и лесном машиностроении показаны перспективы расширения выпуска и использования в лесозаготовительном производстве и лесном хозяйстве гусеничных лесных машин. Проанализированы достоинства и недостатки колесных и гусеничных баз лесных машин как с точки зрения эксплуатационной, так и экологической эффективности их использования, включая условия эксплуатации в лесах на вечной мерзлоте. Показано, что отечественные лесные машины на базе гусеничного шасси имеют очень большие перспективы широкого применения в лесном хозяйстве и в лесозаготовительном производстве. Эти машины, по сравнению с колесными, значительно экологичнее, значительно дешевле в производстве и эксплуатации. На российских машиностроительных заводах есть большой опыт производства таких машин. За счет значительно более простой конструкции возможно обеспечить использование комплектующих отечественного производства. Обоснована необходимость нормативного регулирования последствий воздействия лесных машин на почвогрунт по следующим показателям: по допустимому давлению на почвогрунт, глубине оставляемой колеи и степени уплотнения почвогрунта.
Бесплатно
Проблемы и перспективы получения и применения топлив из биомассы, снижающих выбросы парниковых газов
Статья научная
Энергетический кризис, неуклонный спрос на энергоносители вызывают увеличение интереса к альтернативным источникам получения топлив, в т. ч. из биомассы, для генерации электроэнергии и использования на транспорте. Более строгие требования, предъявляемые к экологическим характеристикам к топливам и энергоустановкам, привели к масштабному поиску новых, экономически эффективных, экологически чистых энергоносителей. В статье рассматриваются и анализируются вопросы производства и применения биотоплив, которые в настоящее время во многих регионах мира считаются приоритетными, альтернативными видами топлив. Рассматриваются основные пути и технологии получения биотоплив первого и второго поколений, их важнейшие свойства, экологические характеристики и влияние на сокращение выбросов парниковых газов. Вероятно, что биотоплива второго поколения с использованием технологии Фишера - Тропша имеют существенные преимущества по сравнению с биотопливами первого поколения. Можно предположить, что, используя относительно дешёвые ресурсы биомассы, они могут создать конкуренцию нефтяным топливам в отдельных регионах Европы и мира. Потенциальные выгоды от расширения использования биотоплив и биоэнергии видятся в том, что биоэнергетика может способствовать развитию экономики, увеличению рабочих мест, особенно в аграрном и лесном секторах, оздоровлению окружающей среды; повышению энергетической безопасности ряда регионов и стран. Можно ожидать, что в среднесрочной перспективе будущие технологические достижения повысят конкурентоспособность биотоплив первого и второго поколений. В настоящее время в европейских странах рассматривают увеличение объёмов производства биотоплив как способ сокращения зависимости от импорта российской нефти и газа, а также сокращения выбросов парниковых газов. С другой стороны, в России достаточно много запущенных земель, которые можно использовать для выращивания культур для нужд биоэнергетики, как для собственного потребления, так и для экспорта, повышая свой потенциал на мировых рынках биотоплив.
Бесплатно
Статья научная
Во многих странах мира достаточно большие запасы лесных ресурсов находятся на горных склонах. Такие природно-производственные условия характерны для Дальнего Востока Российской Федерации, многих стран Азиатско-Тихоокеанского региона (АТР), в т. ч. Социалистической Республики Вьетнам, США, ряда европейских стран (Чехия, Австрия и т. д.). Работы по заготовке древесины и лесовосстановлению в условиях горных лесосек существенно снижают производительность и повышают риски для людей и техники, если не использовать специально приспособленные для этих условий системы машин и технологические процессы. Во многих индустриально развитых странах мира преобладают машинные способы заготовки древесины и лесовосстановления, включая освоение лесов на горных склонах. В ряде стран АТР до сих пор преобладает использование ручного труда для выполнения рассматриваемых работ. При помощи специальных технических средств, таких как интегрированные в трансмиссию лесных машин лебёдки, самоходные лебёдки, современные канатные установки, возможно эффективное освоение лесов на достаточно крутых склонах. При этом надо учитывать, что экосистемы горных лесов являются очень ранимыми, при неправильном проведении работ на них могут возникать и быстро развиваться процессы водной и ветровой эрозии. В статье рассмотрены современные технические средства для заготовки древесины и лесовосстановления в условиях горных лесосек, позволяющие существенно повысить эффективность этих работ и минимизировать негативные экологические последствия. Работа выполнена в рамках научной школы «Инновационные разработки в области лесозаготовительной промышленности и лесного хозяйства» Арктического государственного агротехнологического университета.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье внимание фокусируется на анализе закономерностей функционирования лесовозных дорог на примере Республики Карелия. В настоящее время большая часть объемов лесозаготовок приходится на зимний период. Однако по литературе известно, что изменения климата могут стать одной из причин ускоренного развития транспортной инфраструктуры круглогодового действия. С учетом экономической целесообразности и технической возможности, на ближайшую перспективу остаются актуальными проблемы совершенствования лесных дорог всех видов. Объектом исследования в статье являются временные лесные дороги. Предмет исследования - закономерности функционирования временных лесных дорог в зимний и межсезонные периоды. Цель работы - обоснование рекомендаций по совершенствованию временных лесных дорог в межсезонные периоды. Использованы методы математического моделирования и результаты экспериментальных исследований. Рассмотрены особенности температурных деформаций грунтового дорожного полотна, которые могут быть причиной разрушения дорожного полотна. Основным результатом является обоснование ограничений движения автотранспорта по лесным дорогам, если температура равна минус 3 °C и выше.
Бесплатно
