Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств
В рамках направления 35.03.02 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств (уровень бакалавриата) ведется подготовка по профилям: «Технологии деревоперерабатывающих производств», «Лесоинженерное дело», «Лесопромышленный бизнес», «Дизайн мебели».
Профиль «Технологии деревоперерабатывающих производств»
Сфера профессиональной деятельности выпускника направлена на организацию и управление технологическими процессами на предприятиях лесопромышленного комплекса (лесопильное, фанерное, столярное и мебельное производства, изготовление древесностружечных плит, МДФ и других древесных материалов). Во время обучения студенты приобретают знания по дисциплинам: конструирование мебели, технология древесных плит, древесиноведение, компьютерная графика, уделяется большое внимание качественному обучению иностранным языкам и многим другим.
Сферой деятельности выпускников является разработка дизайн – проектов и конструирование различных видов мебели, как для серийного производства, так и по индивидуальным заказам, с использованием современных компьютерных программ и технологий.Студенты этого профиля приобретают знания по дисциплинам: история мебели, рисунок и перспектива, художественное конструирование мебели и изделий из древесины, колористика, основы дизайн-проектирования и многим другим.
В настоящее время профиль «Дизайн мебели» позволяет выпускникам эффективно работать на крупных и небольших мебельных предприятиях, предприятиях, где мебель производится по индивидуальным проектам. Растет число выпускников, трудоустраивающихся в мебельных салонах и дизайн-студиях. Профиль «Лесоинженерное дело»
Сфера деятельности выпускника связана с организацией технологии лесозаготовок и деревообработки, контролем качества древесного сырья, производственного контроля, эффективным использование древесины, оборудования, соответствующих программ расчетов параметров технологического процесса, строительством автомобильных дорог.
Во время обучения студенты изучают инженерную геодезию, производство товаров народного потребления, метрологию, стандартизацию и сертификацию продукции, технологию лесозаготовительных производств, лесосплавной флот, технологию и организацию строительства автомобильных дорог и многое другое.
Профиль «Лесоинженерное дело» позволяет работать выпускникам на предприятиях любых форм собственности и различных направлениях лесного сектора экономики РФ, связанных с заготовкой, транспортировкой и переработкой древесины, строительством автомобильных дорог.
На профиле «Лесопромышленный бизнес» осуществляется подготовка управленцев лесопромышленных предприятий для организации лесозаготовительных производств и коммерческой деятельности с лесоматериалами, в том числе международной. В процессе обучения студенты приобретают навыки экономических расчетов по рациональному использованию лесных ресурсов, осваивая такие дисциплины, как правовые основы лесного бизнеса, основы таможенного дела, психология бизнеса и реклама, географические лесные информационные системы, инженерная геодезия, лесопромышленная логистика и многое другое.
В дальнейшем выпускники получают возможность трудоустроиться на предприятиях лесопромышленного комплекса, лесоторговых и экспертных организациях, лесоперевалочных базах и биржах сырья, в таможенных органах, предприятиях связанных с заготовкой, транспортировкой, обработкой и переработкой древесины, а также других предприятиях смежных отраслей.
vgltu.ru
Развитие техники и технологии лесозаготовок
Без преувеличения можно сказать, что цивилизация своим развитием обязана прежде всего применению древесины – сначала как топлива, строительного материала, а затем сырья для изготовления бумаги, химического производства. И ее значение в жизни человечества в обозримом будущем, видимо, не снизится, несмотря на все успехи по созданию искусственных материалов. Ведь равноценной заменой столь универсального естественного полимера – концентрата разнообразнейших веществ – может стать, по мнению специалистов, только… сама древесина! А потому пользоваться этим бесценным даром природы надо экономно, бережно, с великой осмотрительностью, по возможности сохраняя и лелея лесные богатства планеты…
Но речь пойдет о другом – о том, какие метаморфозы претерпели орудия труда добытчиков «зеленого золота». Свои истоки они берут, как, впрочем, и все технические устройства, с примитивного каменного рубила с острыми кромками, полученными в результате скола или после некоторой обработки. Привязав его к палке, неведомый первобытный дровосек стал обладателем пратопора. Он появился примерно в 11–7 тысячелетиях до нашей эры. Но еще в начале 20-го века им успешно обходились аборигены Австралии, Африки и Центральной Америки. Судя по экспериментам, проведенным археологами, таким инструментом можно было свалить средних размеров ель всего за 25 мин.
И на протяжении многих тысячелетий основным орудием труда в лесу был топор – вначале каменный, затем бронзовый и железный. Известно, что уже много веков назад русские кузнецы делали отличные железные топоры. Как ни парадоксально, но, по расчетам математика В. И. Желиговского, найденные во время строительства московского метрополитена древние топоры по своим параметрам обладали более высоким коэффициентом полезного действия, чем современные. Даже доски долгое время вытесывали топором. Сам топор господствовал на лесозаготовках вплоть до середины прошлого века.
Скрыто во тьме и имя изобретателя пилы. Античные греки и римляне поступили просто – посчитали, что первыми изготовили ее из челюстей и позвоночников крупных рыб могущественные боги. Однако к прототипу пилы скорее следует отнести появившиеся около 10 тысяч лет назад плоские, иногда дугообразные костяные пластины с насеченными зубьями. В бронзовом веке их стали делать из бронзы, а в железном – из железа, причем снабдили сравнительно удобной рукояткой типа «лисий хвост»… Однако пользоваться пилами, уже двуручными, на делянке приходилось втроем: двое пилили, а третий, помощник, смотрел и подталкивал шестом готовое упасть дерево в нужную сторону. Между тем свалить такое же дерево за такое же время мог и один лесоруб, вооруженный топором. Немудрено, что пилы на лесоповалах распространялись весьма медленно.
Правда, пильщики не раз пытались навязать роль помощника самому инструменту, зачастую находя простые и остроумные решения. Например, как не упомянуть пилы, изготовленные из согнутого ствола тонкой березки, к концам которого крепилось пильное полотно, иными словами, одноручные. Или широко применявшиеся в прошлом веке «американки», представлявшие комбинацию ножовки и двуручной пилы. Таким инструментом спилить небольшие деревья можно в одиночку. Куда сложнее была пила, оснащенная поддерживающими опорами, подпружиненными роликами и винтами, регулирующими прижим полотна к стволу. Видимо, из-за этой самой сложности она и не пользовалась популярностью у лесозаготовителей.
Много лет и небезуспешно для валки деревьев применяли лучковые пилы. В нашей стране они встречались еще в послевоенные годы. Их тонкие, из легированной стали полотна имели особенность – толщина спинки была больше, чем режущей части со сложным профилем зубьев. В конце 20-х – начале 30-х годов шведская фирма «Сандвикен» выпускала подпружиненные пилы «Компис», которые работали следующим образом. Сначала в ствол дерева упирали штангу, к ней крепилась возвратная пружина. Другой ее конец соединялся с одноручной пилой-ножовкой, которую в одну сторону тянул лесоруб, а другую – пружина.
А еще более сложная техника?
Первые лесоповалочные механизмы появились в середине прошлого века. Так, в устройстве, придуманном американским инженером Гамильтоном в 1861 году, двое рабочих рукоятками вращали колесо-маховик с зубчатым венцом, тем самым приводя в возвратно-поступательное движение пильное полотно. Примерно в те же годы русский изобретатель Журавский первым предложил пилу, в которой роль режущего органа выполнял диск с зубьями. Вращался он от ручного привода, через коническую передачу, а крепился на раме, передвигавшейся по двум пазам в горизонтальном направлении.
Естественно, создатели подобных механизмов старались применять прежде всего стандартные узлы и детали, уже опробованные в технике. Тогда самой распространенной была паровая машина. Ее-то и включил в свой передвижной агрегат английский инженер Рансоме (1860 г.). От ее силовой установки пар поступал по длинным шлангам к цилиндрам нескольких рабочих машин, к штокам которых крепились собственно пилы. Такие агрегаты можно было кое-где встретить в начале нынешнего столетия.
Но вот на смену пару пришло электричество. И уже в первые годы ХХ века в Германии изобрели способ валки деревьев с его помощью. Ствол обтягивали внизу стальной проволокой. Затем включали электромотор, проволока начинала быстро, словно лента транспортера, вращаться. Нагреваемая током, а также от трения она обугливала древесину и легко перепиливала ствол. При этом опасность лесного пожара исключалась, поскольку проволока нагревалась не докрасна.
Появление электродвигателей открыло возможность создавать самые разнообразные варианты электропил. Самый простой из них, пожалуй, механизм, разработанный в 1936 году архангельским механиком Харламовым. На раме крепился электромотор, на его удлиненном валу устанавливался конический фрикционный каток, соприкасавшийся с пильным диском и приводивший последний во вращение. Пилой Харламова – откровенно говоря, тяжеловатой – обычно управляли моторист с помощником. Позже этот агрегат пробовали облегчить, вырезав среднюю часть пильного диска – образовавшееся рабочее кольцо удерживалось изнутри распорными роликами, соединенными с фрикционной передачей и двигателем.
Стремление объединить достоинства лучковой пилы с возможностями электрифицированного привода способствовало возникновению довольно любопытных конструкций. Еще перед войной в Архангельске испытывалось необычное устройство. Из небольшого переносного контейнера, в котором располагались мотор, редуктор и цепная передача, выходили два длинных троса. Они соединялись с концами лучкового полотна. Происходило попеременное натяжение каждого троса и перемещение пильного полотна вперед-назад.
Однако более простой и производительной оказалась лучковая пила, у которой режущее полотно представляло собой бесконечную ленту, натянутую на шкивы. К одному шел привод от электромотора. Этот инструмент разработали в 40-х годах сотрудники Свердловского лесотехнического института. И все-таки ни диск, ни ленточное полотно, даже кольцеобразное, не стали основой современных переносных механических пил. Ею стала режущая цепь, впервые предложена еще в 1858 году американцем Брауном. Его современники не оценили ни самого изобретения, ни его главного достоинства – компактности. Да и сам Браун вряд ли догадывался, что первые серийные образцы подобных пил появятся лишь спустя несколько десятилетий. Откровенно говоря, они были тяжеловатыми, громоздкими, орудовать ими в одиночку было не под силу даже Геркулесу. Пример тому – мотопила «Сектор», разработанная в 20–30-х годах шведским инженером Вестфельтом. На ней режущая цепь, натянутая по треугольному контуру через звездочки (одна ведущая), приводилась во вращение от бензинового двигателя через коническую передачу и длинный вал. Любопытная деталь – «расчет» шведской пилы насчитывал минимум трех лесорубов. Впрочем, в 30–40-х годах и у нас, и за рубежом на валке крупных деревьев широко применялись подобные пилы, обслуживаемые двумя мотористами и помощником. К ним, частности, относилась отечественная электропила, выпущенная в 1937 году.
Следует отметить, что ее основные узлы – электродвигатель, редуктор, шина, служившая направляющей для цепи, и система смазки – имеются и на современных мотопилах. И еще, устройство редуктора позволяло без особого труда поворачивать шину с цепью в горизонтальной и вертикальной плоскостях в зависимости от характера работы.
Но наиболее популярной у наших лесорубов была тогда электропила ВАКОПП, названная по первым буквам фамилий авторов. Она оказалась проще, удобней и легче предшественницы.
Что же касается пил, оснащенных бензомоторами, то в 30–40-х годах они по компоновке почти не отличались от электропил. Обычно с одной стороны пильной цепи располагался двигатель, а с другой – ее натяжное устройство и система смазки. Главным преимуществом бензопил перед электропилами была автономность – они не зависели от «постороннего» источника энергии и не нуждались в подводящем кабеле. И все-таки конструкторы электропил так просто не сдавались позиций. В частности, сотрудники Московского лесотехнического института оснастили свою «Карелку» двигателем повышенной до 200–400 Гц частоты тока. Однако несколько лучше зарекомендовал – применение консольной пильной шины. Электропилы с таким рабочим органом и получили в 50-х годах вальщики леса.
И все же наибольшее распространение получили механические пилы с бензиновыми двигателями, которые со временем практически вытеснили электрические. К ним относилась и знаменитая бензомоторная пила «Дружба», названная так создателями в честь 300-летней годовщины воссоединения Украины с Россией. Легкая, простая и надежная, она долгие годы стала основным орудием наших лесорубов. «Дружба» выпускалась довольно долго, в нескольких модификациях. Нине ее место заняла более производительная и мощная мотопила «Урал», общая компоновка которой во многом повторяет хорошо отработанную «Дружбу».
В России (ранее СССР) наибольшее распространение получили пилы с высоко расположенными рукоятками, в то время как за рубежом отдается предпочтение пилам с низко расположенными рукоятками. С помощью данных пил можно не только валить деревья, но и освобождать их стволы от сучьев.
История машиностроения для лесной промышленности так коротка, что люди старшего поколения стали свидетелями развития механизации лесозаготовительных работ. Первой движущей силой для внедрения механизации стало стремление облегчить тяжелую работу – понадобилась лебедка для того, чтобы трелевать древесину из лесосеки к дороге. Постепенно экономические факторы начали играть все более важную роль, и производительность стала основной составляющей любого производственного процесса.
Сто лет тому арсенал дровосека состоял из топора, пилы и конной тяги. Работа над созданием новых образцов техники началась восемь десятков лет назад, после того как во многих странах освоили массовое производство гусеничных машин. Именно тогда канадские инженеры создали, например, «танк-лесоруб». На его передке горизонтально монтировались два стальных неподвижных лезвия, размещенные под углом друг к другу. Налегая ими на ствол, мощный, тяжелый «танк» относительно быстро перерезал его.
К другому решению в 1935 году прибегнул советский инженер А. Харченко. Стараясь обойтись подручными средствами, ой установил на обычных санях бензомотор, от которого шел карданный вал к круговой пиле, размещенной на раме. Эта машина легко справлялась с деревьями любой толщины, но была весьма неповоротлива, да и без трактора-буксировщика не могла обойтись.
А раз так, то к чему, собственно, сани? И механик из Ярославля А. Маранов оснастил рамой с дисковой пилой серийный трактор СТЗ-3-НАТИ. Скорость вращения пилы определялась режимом работы двигателя, с которым ее связывал вал отбора мощности.
Обе валочные машины были действительно уникальными, поскольку существовали в единичных экземплярах. Главным их недостатком было то, что делались они на базе обычной транспортной техники, рассчитанной для работы на стройках и на полях. Для лесных условий – слабые почвы, косогоры, завалы – она оказалась непригодной. Поэтому перед конструкторами встала задача – создать гусеничную машину легкую, но мощную, устойчивую, но обладающую высоким клиренсом и малым удельным давлением на грунт.
Первыми такую машину разработали сотрудники Ленинградской лесотехнической академии, ЦНИИМЭ, а создали специалисты Кировского завода и Гипролесмаша в 1948 году. Трелевочный трактор КТ-12 был оснащен лебедкой, с помощью которой на корму машины подтягивались спиленные деревья. Там они укладывались на стальной щит, который поднимался, удерживая стволы при перевозке.
Ленинградцы применили на трелевщике газогенераторную силовую установку, работавшую на древесных чурках, а этого добра на лесосеках предостаточно. За создание КТ-12 известный конструктор, Герой Социалистического Труда Ж. Котин в 1948 году был удостоен Государственной премии.
Весил трактор КТ-12 всего 8,5 тонн, мощность двигателя была невелика – 37 лошадиных сил (27,2 кВт), но однако обладал хорошей проходимостью и маневренностью. Производительность на трелевке была довольно высока: при расстоянии трелевки 500 метров она составляла 25…30 м3 в смену.
Однако чурки далеко не лучший вид топлива, и на последующих моделях трелевочных тракторов начали устанавливать дизели. Что же касается компоновки, то она лишь немногим изменилась, разве что обводы машин стали привлекательней да кабина удобнее.
Сначала трелевщики занимались исключительно доставкой (с лесосеки к ближайшей дороге) стволов, которые вручную перегружали на автомобили-лесовозы. Лишь сравнительно недавно их стали оснащать механической рукой – манипулятором с гидравлическим захватом. Управляя им, не выходя из кабины, тракторист-оператор укладывал деревья на грузовую площадку своей машины.
Ну а теперь возвратимся к механизации труда самого лесоруба. Как уже говорилось, машины Харченко и Маранова не в счет. Сначала производственники попытались было обойтись такой комбинацией – пока лесоруб подрезал ствол «Дружбой», тракторист, оперируя захватом, удерживал дерево в вертикальном положении, а затем укладывал в определенном направлении. Выходила нелепость – около дерева гудели два двигателя – бензопилы и трактора, и двое рабочих выполняли одну работу. Сейчас уже трудно установить, кому первому пришла в голову простая мысль – оснастить трактор не только верхним захватом, но и пильной цепью, связанной с двигателем гидравлическим приводом. Так на делянках появились валочные машины, которые сначала расчищали отвалом подступы к дереву от снега и сучьев, затем фиксировали ствол верхним захватом и вгрызались в древесину у корневища пильной цепью. Такие машины особенно распространены у сибиряков.
Но куда аккуратней действует валочно-пакетирующая машина. Срезанные стволы она бережно укладывает в виде пакета, готового к перевозке. При этом ей вовсе не обязательно подъезжать к каждому дереву – оператор, поворачивая по кругу стрелу – манипулятор, поочередно, выборочно спиливает деревья, не ломая молодняка и не уминая почву гусеницами.
Еще универсальные валочно-трелевочные машины, которые не только формируют аналогичным образом пакеты леса, но и вывозят их на так называемый верхний склад для хранения и первичной обработки. Естественно, выгоднее и удобнее транспортировать «голые» стволы, без торчащих во все стороны веток
Издревле их обрубали вручную, ныне же на лесосеки пришли самоходные сучкорезные агрегаты. Действуют они довольно решительно – обхватывают ствол полукруглыми ножами-захватами и через образовавшуюся острую кромку протаскивают его лебедкой, получая гладкий, прямой, что называется, без сучка и задоринки хлыст, который остается доставить на склад.
Правда, везти длиннющие хлысты по узким, извилистым лесным дорогам крайне неудобно. Целесообразнее пропускать каждый ствол через сучкорезно-раскряжевочную машину. Она не только очистит его от веток, но и, пустив в ход вертикальную пилу, разрежет на бревна заданной длины.
Однако и хлысты и бревна перед отправкой с верхнего склада необходимо еще раз погрузить на транспортное средство. Для этого воздвигали сложнейшую систему стрел, мачт-блоков, полиспастов, опутывая их сотнями метров стального троса. Все это стало ненужным после того, как инженеры из Москвы и Красноярска создали челюстной погрузчик перекидного типа. Он подсовывает под пакет хлыстов пару длинных ножей, подобных тем, что на автопогрузчиках, затем прихватывает его верхними изогнутыми ножами, сжимает и, перенеся через себя, укладывает на площадку лесовоза. Напомним, что создатели эти замечательной машины были удостоены в 1975 году Государственной премии.
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. Такое однообразие донельзя выматывает, но не возвращаться же к топору и пиле? Микропроцессоры – вот благодаря чему удалось найти выход из создавшейся ситуации. Именно они позволили создать многофункциональные агрегаты.
За рубежом их называют «харвестерами» и выпускают на колесном, гусеничном и комбинированном шасси с независимой подвеской, обеспечивающей высокую проходимость. Основной рабочий орган – манипулятор – оснащен устройством, захватывающим дерево, срезающим его и ветки со ствола, разделывающим ствол на бревна. У тяжелых машин рабочий орган разделен – захват вынесен на манипулятор, а обрабатывающий узел крепится на шасси, у легких сучкорезное устройство совмещено с валочной головкой. После того как оператор зафиксирует захват у основания дерева, автоматически включается цепная пила или гидравлические ножницы, затем манипулятор подхватывает ствол и подносит к раскрытым ножам сучкореза.
Главное же заключается в том, что после наведения захватов управление всеми операциями осуществляет бортовая ЭВМ. Она перед включением протаскивающих вальцов смыкает ножи сучкорезной головки. Если же ствол случайно выскользнет из их объятий, то его тут же возвращают в исходное положение. Как только вальцы протянут ствол на определенное расстояние, включается пила, отрезая очередное бревно, при этом длина бревен автоматически рассчитывается, исходя из диаметра ствола у комля. Отметим, что программа разделки дерева высвечивается на дисплее или табло, установленном в кабине.
Кстати, 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.
Направления совершенствования лесосечной техники – повышение надежности и производительности, улучшение условий работы оператора, уменьшение воздействия на лесную среду и, прежде всего на грунт. Интересным примером решения последней задачи может служить макетный образец харвестера на шагающем шасси, разработанный финской фирмой Plustech OY, которая является дочерней компанией Timberjack.
В лесу машина на шести «ногах» идет неторопливыми шагами и может работать на исключительно труднопроходимой местности. Шагающая машина не только двигается вперед и назад, но также в стороны и по диагонали. В добавлении к этому машина может поворачиваться вправо от места, где она стоит. Благодаря новым направлениям движения оператор может всегда выбрать короткий путь с следующей цели. Это сокращает количество движений, особенно по сравнению с движениями колесных машин или машин на гусеничном ходу, выполняющих аналогичные задачи. Местность диктует, где машина использует три, четыре или пять «ног» для движения. Шагающая машина обходит препятствия и приспосабливается к неровностям лесного грунта вместо попыток возвышения над землей. Более того, оператор может изменять клиренс машины от 200 до 1200 мм. В результате чего размер места соприкосновения с землей и уплотнение почвы сводятся к минимуму и не остается непрерывной колеи позади шагающего харвестера, которая остается позади стандартных машин.
«Душа» машины – разумная система контроля за работой «ног». Оператору нет необходимости контролировать работу «ноги», так как все осуществляется автоматически. Оператор просто поворачивает машину посредством одного рычага управления, который также используется для бесступенчатого регулирования скорости движения машины. Шагающая машина открывает новую перспективу потенциала в развитии новых природосберегающих методов механизации лесозаготовок.
Автоматизированная лесозаготовительная техника узкоспециального и многофункционального назначения неузнаваемо изменила, облегчила труд лесоруба, сделала его неизмеримо продуктивнее. При этом ее появление и внедрение произошло буквально на наших глазах. А что же появится на лесосеках к 2050 году?
Конечно же, роботизированные устройства. К примеру, такие, как агрегат, разработанный иркутскими учеными. Ему не нужны колеса и гусеницы – их заменили два захвата и пильные механизмы, расположенные на телескопической мачте. Приступая к работе, машина фиксируется на дереве одним захватом, вытягивает и прицепляется другим к соседнему дереву, выпускает к земле упоры и перепиливает ствол у комля. Затем робот выбирает следующий ствол, и операция повторяется. После этого на лесосеку направляется универсальный трелевщик, который вывезет хлысты.
Так, как же будут выглядеть машины будущего? Многим машинам все еще будут необходимы ходовая система и манипулятор для осуществления работ. Многие ученые и производственники считают, что колеса «останутся в моде», но может осуществиться их дальнейшее развитие, а также их использование в сочетании с шагающим механизмом. Для работы в горных условиях канатные установки будут применяться и в будущем. Они могут использоваться в сочетании с другими машинами. Также технология, положенная в основу создания шагающей лесной машины, формирует благоприятное направление для разработки новых машин, предназначенных для работы в тяжелых условиях.
Еще одна смелая версия – летающие лесозаготовительные машины. Для лесозаготовительных работ в горных условиях и в настоящее время иногда используются вертолеты. Через тридцать лет разработка летающих машин может стать реальностью, если будет осуществлено соответствующее финансирование. Но для того чтобы летающие машины заменили современные машины, необходима новая технология – современная технология с применением двигателя внутреннего сгорания не перспективна в данном направлении. Мы должны помнить о том, что современная передовая технология в будущем станет историей, несмотря на богатое воображение относительно будущего развития, реальность может оказаться ярче.
Вполне возможно, что на сильно заболоченных и овражистых участках трудиться станут роботы, выполненные на базе управляемых аэростатов и вертостатов. Закрепив якорь на дереве, выбранном по заданной программе бортовой ЭВМ, летающий лесоруб срежет ствол, очистит его от веток и поднимет в накопитель.
Так или иначе, одно ясно: будущее лесозаготовительной техники – за многооперационными, автоматизированными механизмами.
biofile.ru
Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств
250400.62 Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств
Вступительные испытания:
- математика,
- русский язык,
- физика.
Презентация направления
Профессиограмма
Предназначается для подготовки специалистов широкого профиля, которые будут глубоко знать процессы лесозаготовок и транспортирования лесных грузов в зарубежные страны водным и сухопутным транспортом и управлять ими. Студенты изучают технологические процессы, оборудование лесопиления и деревообработки, организационные основы и экономику лесоперерабатывающих предприятий, углубленно осваивают работу с лесоэкспортной документацией. Будущие специалисты наряду со знаниями технологий лесопромышленного комплекса получат знания, умение и навыки в области таможенного дела, информационных технологий, современных методов управления. Кроме того, в учебный план введены несколько лингвистических дисциплин, которые позволят широко использовать иностранный язык в своей работе.
Выпускники могут заниматься проектированием, строительством, эксплуатацией лесозаготовительных и лесотранспортных предприятий, сухопутных и водных путей.
Также в учебный курс входят архитектура, основы строительного дела, психология, дизайн, информационные технологии, маркетинг лесной продукции, анализ хозяйственной деятельности, реклама, экономические дисциплины, бизнес-курс иностранного языка, юриспруденция, таможенное право.
Выпускники института работают на лесозаготовительных предприятиях, транспортных компаниях, лесопильно-деревообрабатывающих комбинатах, мебельных фабриках, в дизайнерских студиях, строительных организациях и предприятиях домостроения.
Профиль «Лесной бизнес»
Осуществление экономических расчетов по рациональному использованию лесных ресурсов. Определение перспективы развития предприятий лесной промышленности, оформление и проведение коммерческих операций с лесоматериалами.Правовое регулирование вопросов, связанных с предпринимательской деятельностью в лесной отрасли.
Профиль «Менеджмент и технология лесозаготовительных производств»
Проектирование технологических процессов лесозаготовительных предприятий, машины и оборудование лесозаготовок, методы их эксплуатации и обслуживания; нормативно-техническая документация и система стандартизации; методы и средства испытаний и контроля качества лесоматериалов.Подготовка управленцев лесопромышленных предприятий, организации лесозаготовительных производств и коммерческой деятельности с лесоматериалами.
Профиль «Технологии и оборудование лесных бирж и портов»
Проектирование портовых гидротехнических сооружений. Организация экспорта, импорта товаров: процедура, участники и каналы сбыта. Стандартизация и сертификация лесной продукции. Снабжение предприятий лесоматериалами. Организация и управление технологическими процессами складирования лесоматериалов и их отгрузки в суда для внутренних и международных перевозок.
Профиль «Проектирование и строительство лесовозных дорог и лесотранспортная логистика»
Проектирование, строительство и эксплуатация лесных дорог. Организация перевозок лесоматериалов с использованием современных технологий. Разработка транспортных логистических систем, с помощью которых обеспечивается оперативное управление, координация и интеграция действий в рамках конкретной логистической системы.
Профиль «Технология механической переработки древесины»
Механическая технология древесины — это совокупность приемов и средств, направленных на получение продукции из древесины различных пород путем механической обработки. Ассортимент продукции предприятий механической технологии древесины разнообразен: пиломатериалы, строганная продукция, изделия столярного производства, мебель, окна, двери, лестницы, шпон, строганы и лущены, клееные брусья для строительства, композиционные материалы. Область применений профессиональных знаний: деревообрабатывающие комбинаты, лесопильные заводы, заводы по производству плит, мебельные фабрики, научно-исследовательские предприятия, проектные организации, педагогическая деятельность.
Профиль «Деревянное домостроение»
Древесина — древнейший, ценный и благородный строительный материал. В истории развития архитектуры и строительства имеется много примеров выдающихся зданий и сооружений с применением деревянных конструкций.
Области применения профессиональных знаний:разработка отдельных разделов (части) проекта;проектирование различных объектов из древесины;сбор исходных данных для проектирования;координация проектных решений по заданию с проектными решениями других разделов проекта;эффективное использование древесных материалов, оборудования, соответствующих программ, расчетов, параметров технологического процесса;
Выпускники востребованы в проектных и строительных организациях;предприятиях домостроения и деревообработки;реставрационных организациях.
Профиль «Машины и оборудование лесного комплекса»
В настоящее время активно развиваются предприятия, производящие станки и оборудование для лесопильно-деревообрабатывающих предприятий. На рынке данных товаров ежегодно предлагаются модернизированные станки и оборудование как отечественных, так и зарубежных производителей. Таким образом встает необходимость в специалистах, которые помимо технологических процессов хорошо разбираются в новинках деревообрабатывающем оборудовании, его обслуживании и эксплуатации. Именно таких специалистов подготавливают по данному профилю.
Профиль «Декларирование и таможенное оформление продукции»
Важная составляющая любой международной перевозки. Любые грузы, независимо от их размера, стоимости и страны отправления подлежат таможенной очистке на территории РФ. Данная процедура требует определенных усилий, знаний документооборота и высокой юридической грамотности того, кто ее осуществляет. Для того, чтобы успешно и без задержек оформить прибывший груз, необходимо не только собрать необходимый комплект документов, но и проверить в них наличие всей необходимой информации, правильность оформления и заполнения.
Выпускники данного профиля могут осуществлять обширный спектр таможенных услуг: подготовка и согласование документов для таможенного оформления; декларирование грузов; технические описания; экспертные заключения; получение сертификатов и других разрешительных документов; консультации по вопросам таможенного оформления.
Профиль «Промышленное предпринимательство»
Основная цель оптимизации организации производства и управления предприятием — максимальный уровень сервиса для потребителей, минимальные вложения в основные фонды и эффективная, с точки зрения низкого уровня издержек, работа предприятия.
Таким образом, цель производителя сводится к балансировке коммерческих, производственных и финансовых целей, где: производственные цели — максимальный выпуск продукции приемлемого качества; коммерческие цели — максимальное удовлетворение спроса потребителей готовой продукции; финансовые цели — максимальное получение прибыли от собственных и заемных средств. Выпускники данного профиля могут справится с любой из поставленных целей. Они востребованы на лесопильных и деревообрабатывающих предприятиях, мебельных предприятиях, сбытовых и посредническихкомпаниях.
narfu.ru
О развитии технологии лесозаготовок в России Текст научной статьи по специальности «Экономика и экономические науки»
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
О РАЗВИТИИ ТЕХНОЛОГИИ ЛЕСОЗАГОТОВОК В РОССИИ
В.С. СУХАНОВ, ООО «ГНЦЛПК ТЭ», д-р техн. наук
Технология заготовки древесины оказывает существенное влияние на себестоимость производства круглых лесоматериалов, поэтому выбор технологии лесозаготовок, наиболее приемлемой для условий России, является важной задачей.
Существует мнение, что при большом разнообразии природно-климатических условий выбрать какую-либо одну технологию для страны невозможно и даже вредно. Теоретически с этим трудно не согласиться. Тем не менее, недавний опыт нашей страны опровергает это утверждение. Более полувека в нашей стране господствовала практически единая технология — технология заготовки древесины хлыстами. По этой технологии заготавливалось, и весьма успешно, 96 % общего объема древесины. Этот опыт показал, что использование единой технологии имеет огромные преимущества как с точки зрения лесопользования, так и с позиций лесного машиностроения. Крупномасштабное производство лесозаготовительных машин снижало их себестоимость, а следовательно, и цену,
Рис. 1. Преобладающая структура перестойных лесов России
облегчало обеспечение запасными частями и ремонт, что оказывало благоприятное влияние на эффективность лесоэксплуатации.
Обнищание и развал предприятий лесозаготовительной промышленности на множество мелких осколков после «перестройки» привели к значительной утрате господствовавшей технологии. Мелким предприятиям ничего другого не оставалось, как перейти на примитивную технологию заготовки древесины сортиментами с использованием бензиномоторных пил и трелевочных тракторов с тросочокерным оборудованием. Запас тракторов, оставшихся с советских времен, позволял этим предприятиям долгое время не покупать новые тракторы, ремонтируя старые, собирая один из двух. Сокращение спроса на новую трелевочную технику привело к сокращению ее производства и деградации лесного машиностроения. Из-за потери квалифицированных кадров и стареющего станочного парка машиностроительные заводы стали не способны производить качественную продукцию, что привело к ее вытеснению импортной, часто бывшей в употреблении.
При переходе на импортное оборудование у предприятий оставался выбор технологии лесозаготовок — хлыстовая или сортиментная, поскольку та же компания Timber Jack (John Deer) производит оборудование для обеих. Однако выбор все чаще оставался за сортиментной.
Действительно, наблюдая за работой современных харвестеров и форвардеров, людей не трудно понять. Работа машин зачаровывает. Вызывает восхищение талант специалистов, создавших и освоивших выпуск такой прекрасной техники. Однако люди не задаются вопросом, почему эта техника до сих пор не применяется повсеместно не только в нашей стране, но и в других лесоиндустриально развитых странах, в частности, в Канаде, США. Ответ на вопрос помогает дать анализ структуры лесов.
46
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2012
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
Как известно, леса скандинавских стран отличаются тем, что большинство из них своевременно пройдены рубками ухода и из-за полного освоения расчетной лесосеки в них практически отсутствуют перестойные леса. В таких лесах произрастают одновозрастные древостои, в которых все деревья примерно одинакового размера и качества. При освоении таких лесов показатели работы системы машин «харвестер-форвардер» достигают наивысших показателей.
Что касается наших лесов, следует отметить, что при освоении расчетной лесосеки на протяжении десятков лет на уровне 20 -30 % нам приходится осваивать перестойные леса, в которых не проводились какие-либо рубки ухода. У нас преобладает следующая структура лесов (рис. 1).
Цифрой 1 на рисунке обозначены спелые хвойные и лиственные деревья. Это, в основном, деловая древесина. Цифрой 3 обозначены крупномерные перестойные, в основном, лиственные деревья. Перестойные крупномерные лиственные деревья — основной источник дров. Выход деловых сортиментов из таких деревьев составляет около 20 %. Цифрой 2 обозначены тонкомерные деревья хвойных и лиственных пород диаметром на уровне груди до 16-18 см. Это, в основном, древесина для производства балансов.
Оценивая приведенную структуру деревьев по объему древесины и количеству деревьев каждой категории в штуках, можно привести следующие данные. Крупномерные перестойные (дровяные) деревья по объему составляют примерно 30 % общего объема, а по количеству деревьев на лесосеке — примерно 20 %. Тонкомерные деревья по объему составляют около 20 %, а по количеству деревьев ~ 40-50 %. Спелые деловые деревья по объему составляют около 50 %, а по количеству — около 30-40 % общего количества деревьев.
Как видим, деревья, на которых хар-вестеры достигают высокой производительности, составляют в наших лесах по объему около 50 %, а по количеству — около 30-40 % общего количества деревьев.
Что касается перестойных лиственных деревьев с крупными сучьями, они часто просто «не по зубам» харвестерам, типоразмер которых выбирается исходя из размеров основной массы деревьев.
Отдельного разговора заслуживает заготовка и первичная обработка тонкомера. Как известно, ликвидными в европейской части страны являются хвойные деревья диаметром с 8 см на уровне груди, а лиственные — с 12 см. Эффективность лесозаготовительного производства, особенно при работе машинами, при заготовке и переработке тонкомерных деревьев существенно снижается. Рассмотрим это на простейшем примере при машинной заготовке древесины валочно-пакетирующей машиной типа ЛП-19. Время цикла заготовки крупномерного и тонкомерного дерева практически одинаково. Но при заготовке дерева диаметром 30 см на уровне груди машина укладывает в пачку 0,3 м3, а при заготовке дерева диаметром 8 см — 0,03 м3. Разница — на порядок! Такая же картина наблюдается при работе харвестеров.
Рис. 2. Мобильная рубительная машина фирмы Morbark Industries.Ink, США
Рис. 3. Сучкорезно-окорочно-рубительный агрегат фирмы Morbark Industries.Ink, США
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2012
47
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
В наших условиях харвестер 50 % времени работает вхолостую.
Из изложенного очевидно, что в наших условиях система машин «харвестер-форвар-дер», за редким исключением (при работе в борах), никогда не будет работать столь же эффективно, как в Швеции или Финляндии. Именно поэтому эта система машин не являются доминирующей в США и Канаде, где леса столь же неухожены, как и у нас. Каков же выход из положения? Ответ мы можем найти, анализируя опыт США.
Начнем с перестойных лиственных крупномерных деревьев. Как уже отмечалось, 80 % продукции, получаемой при первичной обработке перестойных лиственных деревьев, составляют дрова. Дрова являются самой невыгодной продукцией лесозаготовок, поскольку продаются в 3,5 раза дешевле себестоимости их производства. Нами подсчитано, что устранение упущенной выгоды от производства дров способно повысить эффективность лесозаготовок на 20 %.
Эффективность лесозаготовок может быть повышена за счет переработки дров на топливную щепу и развития энергетики на древесном топливе. Сейчас уже всем, вероятно, известно, что тепловая и электрическая энергия, вырабатываемая на собственных тепловых электростанциях (ТЭС) с использованием древесного топлива, в 2-3 раза ниже действующих тарифов. Это подтверждается не только нашими расчетами, но и отечественной практикой, о чем мы неоднократно писали.
Однако себестоимость производства топливной щепы из дров-сортиментов выше себестоимости производства деловой древесины на величину затрат, связанных с измельчением дров на щепу. Это снижает эффективность энергетического использования дровяной древесины. В США еще в первой половине 70х годов прошлого столетия низкокачественные лиственные деревья стали измельчать в щепу различного назначения передвижными рубительными машинами вместе с кроной (рис. 2). За счет исключения из технологии многих трудоемких операций и возможности одновременного измельчения
сразу нескольких деревьев эффективность производства щепы из деревьев, по сравнению с производством щепы из дров-сортиментов, повышается почти вдвое. За счет кроны деревьев объем вырабатываемой щепы увеличивается на 12-14 %. Не пора ли и нам с опозданием на 40 лет взять эту технологию на вооружение? Щепа может использоваться в качестве топлива и для производства древесных плит. Мы готовы оказать предприятиям научно-техническую помощь.
Рубительные машины можно купить в США. Там производятся машины для измельчения деревьев диаметром в комле до 37 дюймов (почти 1 м) непосредственно на лесосеке. Однако можно воспользоваться и отечественной разработкой. На базе серийного отечественного оборудования мы разработали стационарную технологическую линию производства щепы из деревьев диаметром в комле до 80 см. При производстве топливной щепы из низкокачественных деревьев непосредственно около ТЭС не требуются автоще-повозы. Существенно снижаются транспортные расходы, поскольку полнодревесность стволовой древесины в два раза выше, чем щепы.
Столь же поучителен опыт США при переработке тонкомерных деревьев. Они перерабатываются на «белую» (окоренную) щепу для ЦБП групповым способом с использованием сучкорезно-окорочно-руби-
тельных агрегатов (рис. 3). Агрегат выполняет сразу три операции: обрезку сучьев с их измельчением, окорку стволов с измельчением коры, переработку окоренных стволов на щепу для ЦБП. Преимущества такой технологии по сравнению с производством щепы для ЦБП из балансов очевидны. За счет групповой обработки деревьев и исключения из технологии операций по производству сортиментов производительность на переработке тонкомерных деревьев по сравнению с традиционной технологией также удваивается. Одновременно с производством окоренной щепы вырабатывается топливная щепа — смесь коры и древесных частиц из сучьев. Такая топливная смесь является значительно более калорийным топливом, чем кора высо-
48
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2012
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
кой влажности, которая получается на ЦБК в результате «мокрой» окорки балансов.
В настоящее время нам известны 3 фирмы США, которые производят подобное оборудование. Применяется также технология производства из тонкомерных деревьев групповым (пачковым) методом окоренных балансов. В России такого оборудования пока нет, но его создание весьма актуально.
Подведем краткий итог изложенному: анализ опыта США по заготовке древесины в перестойных насаждениях, не пройденных рубками ухода, показывает, что в наших условиях практически половина общего объема заготовленной древесины может не перерабатываться на сортименты, поскольку деревья могут быть переработаны на технологическую и топливную щепу, минуя стадию производства сортиментов. При этом достигается повышение производительности труда практически в два раза по сравнению с сортиментной технологией. Производство сортиментов из этой половины деревьев является лишней, ненужной работой, которая приводит к увеличению затратности производства. Этим, в значительной степени, и объясняется ограниченное применении в США и в Канаде сортиментной технологии с использованием системы машин «харвестер-форвардер».
Для России, в которой преобладают перестойные не пройденные рубками ухода леса, опыт США является очень ценным. В наших условиях этот опыт может получить существенное развитие. Специфика наших условий заключается в том, что из-за слабого развития целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности поставка вырабатываемой щепы потребителям непосредственно с лесосек не всегда экономически оправдана из-за больших расстояний транспортировки. Поэтому переработка тонкомерных деревьев с использованием сучкорезно-окорочно-рубительных машин, также как и переработка перестойных дровяных деревьев на топливную щепу, может производиться не
только на лесосеках, но и на нижних складах леспромхозов, биржах сырья целлюлознобумажных и деревообрабатывающих комбинатов. Это позволит снизить транспортные расходы как за счет более высокой полнодре-весности стволовой древесины по сравнению со щепой, так и использования на вывозке древесины однотипного оборудования — лесовозных автопоездов. Повысится эффективность использования оборудования для производства щепы за счет концентрации сырья на нижнем складе (бирже сырья), поступающего со всех разрабатываемых лесосек (лесозаготовительных предприятий), и отсутствия необходимости перебазировки оборудования с лесосеки на лесосеку. С использованием элементов этой технологии из тонкомерных деревьев можно также вырабатывать «белую» щепу для древесных плит MDF, окоренные балансы, а также стружку для плит OSB. Из дровяных — топливную и технологическую щепу для древесных плит ДВП и ДСП. Мы имеем задел в разработке такого оборудования и изыскиваем возможность финансирования его создания.
Говоря о хлыстовой технологии заготовки древесины, основоположником которой является наша страна, следует отметить, что в настоящее время она применяется не только в США и Канаде. Технология шагнула в южное полушарие и получила развитие в Австралии и Новой Зеландии. Пользуясь случаем, хотелось бы отметить прозорливость руководителей тех предприятий, которые сохранили у себя эту технологию. По сравнению с древней сортиментной технологией, возраст которой исчисляется от каменного топора, хлыстовая технология — это ребенок в колыбели, ей всего 60 лет. Поэтому она имеет высокую перспективу совершенствования и повышения эффективности.
Актуальность изложенных проблем не вызывает сомнения. Решение этих проблем заслуживает внимания исследователей, включая студентов, аспирантов и докторантов.
ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 4/2012
49
cyberleninka.ru
Важность лесной отрасли для экономики страны непрерывно растет. В последние годы усилилось международное соревнование
Древесное сырье как продукт потребления имеет ограниченный потенциал для инновации. К тому же за последние десятилетия на европейском рынке продуктов леса наблюдается тенденция к стабилизации цен на лесоматериалы и фанеру. С другой стороны, растет стоимость заготовки древесины, особенно на лесных территориях со сложными природными условиями, где ручной труд является необходимой частью технологического процесса лесозаготовки. В связи с этим изменения в технологии лесозаготовки, улучшения их экологической безопасности стали движущей силой для экономического развития и повышения конкурентоспособности продукции лесного хозяйства.
Виды технологий горной лесозаготовки
В течение последних десятилетий технологический процесс лесозаготовки стремительно менялся: от использования животных до полной механизации всех технологических операций. Немеханизированные (ручные) методы рубки были заменены механизированными. Сначала в лесу работали тракторы сельскохозяйственного назначения, которые оснащали лебедками и погрузочными устройствами. Комплектование таких агрегатов (50-е годы прошлого века) режущим механизмом стало важным шагом на пути повышения производительности лесозаготовительных работ и улучшения условий работы вальщиков. Применение тележнковых гусениц конце пятидесятых годов положило начало созданию первых лесных машин с удлиненной базой: Garrett Tree Farmer (1958) i Timberjack (1961). В 1971 году на заседании объединенного комитета ECE / FAO / ILO в Краснодаре было зафиксировано создание лесозаготовительной технологии на базе канатного оборудования для горных условий. А в восьмидесятые годы появилась скандинавская технология (харвестер + форвардер) для сортиментной лесозаготовки, которая теперь широко используется в странах Центральной Европы.
Если учитывать природоохранные аспекты, то несомненное преимущество на стороне сортиментного способа лесозаготовки. По этому способу легче решать проблемы сохранения биоразнообразия и устойчивого развития лесного хозяйства, в частности, в случае рубок ухода за лесом или лесозаготовки в экологически уязвимой территории. Однако для горных условий эта технология была непригодной из за ограниченной маневренность используемых длиннобазовых лесных машин.
Первые гусеничные вальные машины для горных условий появились в середине восьмидесятых годов (Timberjack серии 2500). В 1995 году Финская компания Plustech представила харвестер с 6 ножами и такими же функциями, что и колесный аналог. Эта машина не была создана специально для горных условий, но имеет значительный потенциал для машинизации горной лесозаготовки. Транспортировка древесины является одной из самых дорогих технологических операций в производственном процессе заготовки древесины. Поэтому оптимальный выбор типа лисотранспортного средства является определяющим этапом для обоснования вида технологии лесозаготовки, особенно в горных условиях. Известно три принципиально разные по способу транспортировки древесины технологии горной лесозаготовки: наземное транспортировки трелевочных волоками, канатным дорогам и воздушное транспортировки летательными аппаратами (рис. 1). Рис. 1. Системы лесных машин за разных способов транспортировки древесины. Кроме того, каждый вид лесозаготовительной технологии делится на два подвида по способу заготовки: сортиментна и ствольная. По сортиментнои технологии обрубки ветвей и кряжування ствола на сортименты осуществляется на лесосеке, а за ствольной — на верхнем складе после трелевки древесины. Сложность системы лесных машин растет с уменьшением возможности движения без специально построенных лисотранспортних путей. Наземные транспортные средства могут двигаться в условиях бездорожья, а если природные условия местности становятся слишком сложными — по инженерным сооружениям (трелевочных волока или канатных дорогах. В лесозаготовительной технологии на базе летательных аппаратов применяется воздушное транспортировки древесины, которое преодолевает все природные препятствия местности. Но через высокие эксплуатационные расходы воздушное транспортировки применяется только в специфических природных условиях, зато без ограничений по уклоном местности и с минимальным воздействием на окружающую среду. Целесообразность применения воздушной транспортировки определяется экономической эффективностью. Решение о выборе наземного вида лисотранспорту принимается по величине уклона лесного массива с учетом степени негативного влияния на окружающую среду, стоимости дорожного строительства и т.п. Экологическая совместимость лисотранспортного средства и окружающей среды определяется, в основном, видом двигателя базовой машины и природными условиями лесной среды.
Виды движков лисотранспортних средств
Сейчас для вездеходных машин используются такие виды движков:
- колесный;
- гусеничный;
- шагающий;
- линвовий;
- комбинированный (обычно колесно-шагающий.
Колесо — один из величайших изобретений человечества — начало широко применяться в лесной отрасли только после Второй мировой войны. Колясочные гусеницы внесли значительный вклад в процесс совершенствования шарнирно-сочлененных транспортных средств. Сейчас колесные движители является базой для широко распространенных в Европе харвестера и форвардеров. Эти машины имеют 6 или 8 колес, часто приводные и высоко мобильны. С восьмидесятых годов их оборудуют широкопрофильными шинами с низким внутренним давлением, что улучшило эксплуатационные свойства этих машин и снизило повреждения почв (рис. 2). Гусеничные движители развивались медленными темпами. Но благодаря тому, что гусеницы имеют большую площадь контакта с грунтом и способны развивать высокую силу тяги, тракторы с таким двигателем издавна стали применяться как база тяговых или погрузочных машин для работы на снегу, влажных почвах, в частности, с низкой несущей способностью. Традиционно гусеничные движители обычно используются на территории бывшего Советского Союза, в США, а затем — в Канаде, Новой Зеландии, Австралии и Великобритании. Это были трелевочные тракторы или звалювальни машины на базе экскаваторов. Компании Timberjack i TIMBCO Allied System впервые приспособили гусеничные движители к работе на крутых склонах (рис. 3). Рис. 2. Колесный форвардер (сортиментовоз) Timberjack 1710B. Рис. 3. Крутосхиловий гусеничный харвестер Valmet 911.3. Шагающий движение известный из биологических систем уже сотни миллионов лет в отличие от колесных машин, история развития которых составляет всего несколько тысяч лет. Но о шагающие движители начали говорить только в последние два десятилетия. Это объясняется тем, что шагающий движение требует координации движения всех ног, что может быть реализовано только при помощи компьютерных технологий. Лишь в середине восьмидесятые годов прошлого века стоимость компьютеров упала до такого уровня, что стало экономически выгодно использовать их в лесных машинах. Adoptive Suspension Vehicle был первым автономным транспортным средством с шагающим движителем. В 1995 году финская компания Plustech представила прототип харвестера с 6 ножами. Координация движения ног искусственного шагающего движителя базируется на понимании процесса ходьбы и расположение ног биологической системы. По выследи биологических экспериментов на насекомых в основу структуры системы контроля шагающего движителя положено нейробиологические принципы координации движений при ходьбе. Система построена иерархически — каждая нога имеет собственную систему контроля, которая генерирует ритмичные шаговые движения. Координирующие компоненты связывают шаговые движения всех ног и таким образом обеспечивают ходьбу. Однако сейчас не все координирующие принципы ходьбы биологических систем изучены, что создает определенные проблемы на пути совершенствования шагающего движителя. Анализируя современные исследования шагающих движителей, мы не можем прогнозировать в ближайшее время значительный прогресс лесозаготовительных технологий на базе этих машин. Лесозаготовительная технология на базе канатного оборудования имеет давние традиции в Центральной Европе, бывшем Советском Союзе, тихоокеанском Северо-Западном регионе США, Канаде и Японии. С середины шестидесятых годов технический прогресс совершенствования канатного оборудования пошел путем интеграции. Первый важный шаг в этом направлении — создание мобильного канатного оборудования, который объединил в одно целое лебедку, металлическую опору, силовой блок и базовую (колесную или гусеничную) машину. Впервые в Центральной Европе такие усовершенствования были осуществлены фирмой Mayr-Melnhot в 1963 году. Второй шаг на пути интеграции линвового оборудование было сделано в Австрии в 1979 году. Он касается объединения транспортных свойств с погрузочными и кряжувальнимы возможностями. Добавлено манипулятор, на котором можно монтировать грейферный зажим или процессорную головку. В семидесятых годах введены гидропривод, а в восьмидесятых — автоматический контроль управлением кареткой. Позже в 1994 году до мобильного канатного оборудования (Syncro Falke) впервые добавлено кабину оператора манипулятора (рис. 4). Это обеспечило оптимальную обзорность и значительно улучшило условия рпраци оператора. Другая важная особенность Syncro Falke — поворотная платформа, на которой установлен лебедку и металлическую опору. Максимальный угол поворота платформы — около 2400, что дает возможность прокладывать оптимальные направления канатных дорог даже при неблагоприятном размещение базовой машины. Австрийская фирма KONRAD осуществила еще один шаг для усовершенствования мобильного канатного оборудования, объединив на поворотной платформе металлическую опору, манипулятор с процессором и кабину оператора. В конце девяностых годов мобильное канатное оборудование с процессором, радиоуправляемой кареткой и автоматическим управлением ее движением и остановкой стало нормой для всех фирм, продуцирующие такое оборудование. Транспортные средства с комбинированным (колесно-шагающим движителем) на протяжении длительного времени использовались в строительстве. Это машины, которые производят фирмы Menzi (Швейцария) и Kaiser (Лихтенштейн). Движение в этих машинах координируется вручную (механическим способом), поэтому опыт оператора существенно влияет на обеспечение возможности движения. Уже в 1981 году звалювальна машина на базе колесно-шагающего экскаватора была использована для лесозаготовки в горных условиях (рис. 5). Но как выяснили американские ученые, ручная (механическая) координация движения значительно ограничивает быстродействие машины. Это, вероятно, одна из причин, почему такие машины используются для лесозаготовки только одиночно. Рис. 4 — Системные компоненты мобильной канатного оборудования: 1 — базовая машина с силовым блоком, 2 — кабина оператора 3 — металлическая опора с лебедками; 4 — манипулятор с грейферным зажимом или процессорной головкой Рис. 5. Харвестер Menzi Muck с колесно-шагающим движителем.
Погрузочно-транспортные свойства
Погрузочно-транспортные свойства трелевочных машин зависят прежде всего от проходимости базовых двигателей, а также от вида технологического оборудования (чокерне, безчокерне), положение груженого пакета древесины (полностью или частично загружен) и их грузоподъемности. Имеющиеся современные системы лисотранспортних машин могут быть сгруппированы по следующим признакам:
• сортиментна технология предусматривает использование форвардеров для транспортировки древесины из лесосеки. Такие транспортные средства должны грузоподъемность в пределах 40-140 кН. Их оборудуют манипуляторами с грейферными зажимами, что обеспечивает полную механизацию погрузочно-разгрузочных работ. Досягаемость манипулятора — около 5 м;
• ствольная технология предусматривает использование машин для трелевки древесины в напивнавантаженому (напивпидвишеному) положении. Скидер с зажимным коньком или челюстных зажимом может трелюваты пакет древесины 3-10 м3. Такие лисотранспортни средства обычно базируются на тех же шасси, что и Форвардеры и также оборудуются манипуляторами. Чокерне трелевки предусматривает растяжения каната лебедки и чокерування вручную. Это, конечно, менее эффективно, чем загрузка манипулятором. Полузагруженными трелевки сопровождается большим сопротивлением волочения пакета и примерно на треть уменьшает его общий вес по сравнению с полностью загруженным транспортировкой. Это требует большей силы тяги и влечет значительные повреждения грунтовой поверхности.
Перспективы
Для наземных лесных машин уместным является сохранение и совершенствование таких функций: движение в условиях бездорожья, манипулирование деревом (срезки, кряжування т.п.) и погрузочно-транспортное способность. На будущее такие машины целесообразно оборудовать компьютерными системами (рис.6 и 7), искусственным интеллектом и повышать их эргономические показатели. Рис. 6. Кабина лесовозные автомобиля, оборудованного навигационной GPS-системой. Колесные и гусеничные транспортные средства достигли значительного уровня развития. Возможный путь улучшить их проходимость — адаптировать эти машины к природным условиям, определяющими из которых являются свойства почв. Они изменяются в пространстве и времени (например перед, во время и после дождя) почти непрерывно. Адаптированные системы контроля лесных машин будут иметь возможность изменять параметры колесных и гусеничных движителей зависимости от почвенных условий, загрузки и выполняемой задачи. Новые конструктивные материалы шин или гибких гусениц создадут дополнительный потенциал для совершенствования этих транспортных средств. Рис. 7. Кабина харвестера, оборудованного компьютерной измерительной системой. Движение биологических систем возможен даже в экстремальных условиях эксплуатации, поэтому шагающий движитель является залогом будущего прогресса в лесной отрасли. Главное направление усовершенствований уже созданных искусственных шагающих систем состоит в разработке компьютерно управляемых систем контроля и чувствительных позиционных датчиков. Для адекватного учета параметров окружающей среды необходимо разрабатывать типовые алгоритмы поведения искусственного биологической системы и таким образом обеспечить адаптацию лесных машин до конкретных природных условий. Машины с шагающим движителем совершенствоваться путем копирования животных или создания твариноподибних роботов. Технология горной лесозаготовки на базе мобильного канатного оборудования и харвестора позволяет уменьшить стоимость лесозаготовительных и транспортных операций примерно на 40% по сравнению с технологией на базе ручного сваливания и трелевочного трактора. На будущее в таком оборудовании надо интегрировать и повышать надежность системных компонентов, в частности, погрузочных механизмов, а также увеличивать грузоподъемность до уровня 50 кН. Одна из главных задач лесной отрасли заключается в адаптации лесозаготовительных технологий к природным условиям путем лесозаготовительного планирования, то есть нужно отыскать технические решения, которые физически выполнимыми, экономически целесообразными и экологически безопасными. Сейчас мы находимся на инженерной стадии этого поступательного процесса — ведется алгоритмування и компьютерная оценка предлагаемых сценариев лесозаготовки. Предложенные подходы к планированию лесозаготовительных операций требуют интеграции главных функций лесных машин (сваливание, кряжування и транспортировки. Поэтому в дальнейшем внимание будет фокусироваться на использовании семейств машин или технологий. На рис. 8 показано развитие, главные изменения и перспективы совершенствования технического обеспечения лесозаготовительного процесса на протяжении ста лет. Рис. 8. Главные тенденции развития технического обеспечения лесозаготовки. Фазы лесозаготовки: 1 — рубка, 2 — доставка к главных путей 3 — транспортировка. На перспективу следующих 20-30 лет в транспортировке лесоматериалов на большие расстояния первенство удерживать автомобильном транспорте, в доставке срубленной древесины в транспортных путей преимущественно использоваться канатное оборудование на отвесных уклонах и сортиментовозы на умеренных и средних уклонах при условии применения в Украине сортиментнои технологии лесозаготовки. Что касается рубок — перспектива за многооперационным машинами и роботами, которые могут быть управляемые дистанционно и работать по заранее разработанным лесозаготовительным сценариям. И вполне вероятно, что лесная машина 2050 году будет выглядеть так, как показано на рис. 11, хотя для этого нужна новая, принципиальная другая технология лесозаготовки.
Следовательно можно сделать следующие выводы:
- наземные лесные машины являются базой для механизированной горной лесозаготовки;
- ограничение проходимости определяется видом движителя, несущей способностью грунта и конструктивными параметрами лисотранспортного средства;
- предел досягаемости (подтягивание) является важным показателем работы лесной машины;
- шагающий движитель имеет большой потенциал для расширения диапазона природных условий наземной лесозаготовки;
- будущее совершенствование лесных машин должно интегрировать их звалювальни, кряжувальни и транспортные возможности и предоставлять «интеллектуальные свойства»;
- планирование лесозаготовительных операций как один из главных путей оптимизации взаимодействия лесной среды и технических средств базироваться на инженерном подходе с использованием алгоритмических методов и компьютерных информационных технологий.
- для успешного внедрения и использования инновации будущего должны быть технически выполнимыми, экономически целесообразными и, что важнее, социально и экологически приемлемыми.
www.promwood.com
Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств — бакалавриат (35.03.02)
Описание
Будущих бакалавров, претендующих на звание специалистов в этой области, готовят к:
- созданию и эффективной реализации технологии деревообработки и лесозаготовки;
- проведению контрольных мероприятий над качеством древесного сырья, изготавливаемых полуфабрикатов и готовой продукции;
- рациональному и эффективному использованию оборудования, древесных материалов;
- осуществлению тестирований, направленных на получение стандартов и сертификатов производимых изделий и изготавливаемых материалов;
- координации процессов на деревообрабатывающих и лесозаготовительных предприятиях;
- принятию разумных решений на управленческом уровне;
- выбору оптимального способа решения задач на разных этапах планирования;
- оценке статей затрат, обеспечивающих высокий уровень качества деревообрабатывающей и лесозаготовительной продукции;
- проведению технического контроля и менеджмента качества;
- изучению состояния и динамики развития качественных параметров объектов, используя для этого современные методы и средства исследования;
- разработке теоретических моделей и баз, нацеленных на прогнозирование уровня лесозаготовок, процессов деревопереработки и транспорта;
- созданию целевых проектов, направленных на решение текущих производственных задач.
Кем работать
В организациях, осуществляющих деревопереработку и лесозаготовку, существует постоянный спрос на дипломированных специалистов. Они могут трудиться лесозаготовщиками, инженерами-технологами, конструкторами и проектировщиками. Знания в области изменения свойств древесины в зависимости от различных условий и факторов позволяют также быть технологами в деревообрабатывающих департаментах. На этой должности выпускнику предстоит осуществлять не только контрольные мероприятия, но и разрабатывать схемы, увеличивающие показатели эффективности расхода материалов. Большая часть возможных мест трудоустройства сконцентрирована на востоке и севере страны.
Где обучаться:
vuz.edunetwork.ru
| Срок обучения | На базе 11 класса:Очная — 4 годаЗаочная — 5 летВечерняя — 5 летСмешанная — 5 лет | |
Вступительные экзамены
| 1. Русский язык 2. Математика (профильный) 3. Физика илиГеография | |
Будущая квалификация
| Бакалавр по направлению подготовки «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» | |
| Будущие профессии | Инженер-технолог | Конструктор | Лесозаготовщик | Проектировщик | Технолог деревообрабатывающего производства | |
| Чему научат? |
| |
| Важные учебные предметы | Древесиноведение | Лесное товароведение | Материаловедение | Начертательная геометрия, инженерная и машинная графика | Проектирование лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств | Сопротивление материалов | Теплотехника | Технология конструкционных материалов | Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств | Электротехника и электроника | |
| Практика студентов | Студенты в обязательном порядке проходят учебную и производственную практики, которые могут проводиться в организациях, на кафедрах и в лабораториях вуза. Разделом учебной практики может являться научно-исследовательская работа. | |
| Итоговая аттестация студентов: |
| |
| Вы можете освоить эту специальность в следующих регионах: Вся Россия — 27 вузов 
| ||
| Похожие специальности | ||
| Поищем по тегам? | лесотехническое образование, лесотехнические специальности, технологическое образование, профессия технолог, инженерные профессии | |
| Материал подготовлен сайтом www.moeobrazovanie.ru Любое использование материала страницы допускается только с письменного согласия редакции. | ||
moeobrazovanie.ru