Обоснование норм расхода топлива многооперационных лесозаготовительных машин на примере харвестера

УДК

630*78:62-97/-98

DOI:

10.37482/0536-1036-2020-3-117-127

Аннотация

Целью исследования являлось обоснование показателей расхода дизельного топлива при осуществлении рубок валочно-сучкорезно-раскряжевочной машиной Silvatec 8266TH на лесных участках Республики Марий Эл. Поставленная цель достигнута путем проведения экспериментальных исследований с использованием объемного метода пополнения бака машины в конце рабочего цикла. Экспериментальные исследования сопровождались фиксацией диаметров вырубаемых деревьев и их объемов. После вырубки каждой из указанных групп деревьев осуществлялась остановка машины, заполнение топливного бака до горловины с точной фиксацией объема заправляемого топлива. Обработка экспериментальных данных позволила получить регрессионную модель, характеризующую средний расход топлива при различных диаметрах вырубаемого древостоя. Анализ найденного решения дал возможность установить, что средний расход топлива харвестера Silvatec 8266TH, работающего на лесных участках учебно-опытного лесхоза Поволжского государственного технологического университета, зависит от среднего диаметра вырубаемых деревьев. Множественный коэффициент детерминации R2 данной нелинейной модели составил 0,73. Полученная математическая зависимость может быть использована на лесопромышленных предприятиях для приближенного быстрого расчета норм расхода в отсутствие действующих нормативов с целью обоснования объемов списываемого топлива, а также для расчета проектной себестоимости заготавливаемой продукции при организации новых лесопромышленных предприятий и освоении новых лесных участков.

Сведения об авторах

К.П. Рукомойников, д-р техн. наук, доц.; ResearcherID: N-6961-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9956-5081
В.О. Купцова, соискатель; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4330-0594
Поволжский государственный технологический университет, пл. Ленина, д. 3, г. Йошкар-Ола, Республика Марий Эл, Россия, 424000; e-mail: RukomojnikovKP@volgatech.net, vika13244@rambler.ru

Ключевые слова

валочно-сучкорезно-раскряжевочная машина, лесозаготовка, регрессионная модель, нормы расхода топлива, затраты энергии, сортиментная заготовка

Для цитирования

Рукомойников К.П., Купцова В.О. Обоснование норм расхода топлива многооперационных лесозаготовительных машин на примере харвестера // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 3. С. 117–127. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-3-117-127

Литература

1. Андронов А.В., Пегов В.Ю. Исследование зависимости между расходом топлива и квалификацией оператора валочно-сучкорезно-раскряжевочной машины // Актуальные вопросы в лесном хозяйстве: материалы II молодеж. междунар. науч.- практ. конф., Санкт-Петербург, 14–15 ноября 2018 г. СПБ.: Полиграф экспресс, 2018. С. 163–166. [Andronov A.V., Pegov V.Y. Study of the Relationship between Fuel Consumption and Operator’s Skill of Harvester. The Current Issues in Forestry: Proceedings of the 2nd International Scientific and Practical Conference of Young Scientists, Saint Petersburg, November 14–15, 2018. Saint Petersburg, Poligraf ekspress Publ., 2018, pp. 163–166].
2. Будник П.В., Демчук А.В. Функционально-технологический анализ харвестерной головки // Наука и бизнес: пути развития. 2012. № 9 (15). С. 36–38. [Budnik P.V., Demchuk A.V. Functional and Technological Analysis of Harvester Head. Nauka i biznes: puti razvitiya [Science and Business: Ways of Development], 2012, no. 9(15), pp. 36–38].
3. Герасимов Ю.Ю., Сибиряков К.Н., Мошков С.Л., Вяльккю Э., Карвинен С. Расчет эксплуатационных затрат лесосечных машин. Йоэнсуу: НИИ леса Финляндии (METLA), 2009. 45 с. [Gerasimov Yu.Yu., Sibiryakov K.N., Moshkov S.L., Vyalkkyu E., Karvinen S. Calculation of Operatinal Costs of Logging Machines. Joensuu, METLA Publ., 2009. 45 p.].
4.Голякевич С.А.Анализ эксплуатационных режимов работы многооперационных лесозаготовительных машин // Тр. БГТУ. № 2. Лесн. и деревообраб. пром-сть. 2013. № 2(158). С. 72–78. [Golyakevich S.A. Analysis of Operation Modes of Multifunction Logging Machines. Trudy BGTU. № 2. Lesnaya i derevoobrabatyvayushchaya promyshlennost’ [Proceedings of BSTU. No. 2. Forest and Woodworking Industry], 2013, no. 2, pp. 72–78].
5. Голякевич С.А. Энергетические аспекты функционирования многооперационных лесозаготовительных машин // Лесозаготовительное производство: проблемы и решения: материалы Междунар. науч.-техн. конф., Минск, 26–28 апреля 2017 г. Минск: БГТУ. 2017. С. 64–68. [Golyakevich S.A. Energy Aspects of Functioning of MultiOperational Logging Machines. Logging Production: Problems and Solutions. Proceedings of the International Science and Engineering Conference, Minsk, April 26–28, 2017. Minsk, BSTU Publ., 2017, pp. 64–68].
6. ГОСТ 24026–80. Исследовательские испытания. Планирование эксперимента. Термины и определения. Дата введ. 1981–01–01. Переизд. М.: Изд-во стандартов, 1991. 18 с. [GOST 24026–80. Research Tests. Experiment Planning. Terms and Definitions. Moscow, Izdatel’stvo standartov Publ., 1991. 18 p.].
7. ГОСТ Р 8.563–2009. Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений. Дата введ. 2010–04–15. Послед. изм. 12.09.2018. М.: Стандартинформ, 2019. 15 с. [GOST R 8.563–2009. State System for Ensuring Uniformity of Measurements. Procedures of Measurements. Moscow, Standartinform Publ., 2019. 15 p.].
8. ГОСТ Р ИСО 16269-4–2017. Статистические методы. Статистическое представление данных. Ч. 4. Выявление и обработка выбросов. Дата введ. 2018–12–01. М.: Стандартинформ, 2017. 48 с. [GOST R ISO 16269-4–2017. Statistical Methods. Statistical Data Presentation. Part 4. Detection and Treatment of Outliers. Moscow, Standartinform Publ., 2017. 48 p.].
9. Демчук А.В. Модернизация технологического оборудования харвестера для повышения эффективности вывозки сортиментов // Инж. вестн. Дона. 2012. Т. 20, № 2. С. 542–546. [Demchuk A.V. The Technological Equipment Modernization for the Harvester on Purpose Efficiency of Removal Assortments. Inzhenernyy vestnik Dona [Engineering Journal of Don], 2012, vol. 20, iss. 2, pp. 542–546].
10. Дурманов М.Я., Спиридонов С.В., Михайлов О.А. Оценка часового расхода
топлива лесохозяйственного машинно-тракторного агрегата на стадии проектирования // Леса России: политика, промышленность, наука, образование: материалы 3-й междунар. науч.-техн. конф., Санкт-Петербург, 23–24 мая 2018 г. СПб.: СПбГЛТУ, 2018. С. 164–167. [Durmanov M.Ya., Spiridonov S.V., Mihaylov O.A. Estimation of Fuel Consumption per Hour of a Forestry Machine-Tractor Unit at the Design Stage. Russia’s Forests: Politics, Industry, Science and Education: Proceedings of the 3rd International Science and Engineering Conference, Saint Petersburg, May 23–24, 2018. Saint Petersburg, SPbSFTU Publ., 2018, pp. 164–167].
11. Жаденов В.С., Заикин А.Н., Лобанов В.Н., Чайка О.Р. Технологическое
оборудование лесозаготовительных машин (Теория, конструкция, эксплуатация). Брянск: БГИТА, 2005. 254 с. [Zhadenov V.S., Zaikin A.N., Lobanov V.N., Chayka O.R. Processing Equipment of Logging Machines (Theory, Construction and Operation). Bryansk, BGITA Publ., 2005. 254 p.].
12. Иванов А.С., Морозов О.А. Определение расхода топливо-смазочных материалов и выработки тракторов Джон Дир в условиях Тюменской области // Науч. журн. КубГАУ. 2017. № 133(09). С. 402–410. [Ivanov A.S, Morozov O.A. Rationing of Fuel-Lubricants Consumption and Productivity of Tractors by John Deere in the Tyumen Region. Nauchnyy zhurnal KubGAU [Scientific Journal of KubSAU], 2017, no. 133, pp. 402–410]. DOI: 10.21515/1990-4665-133-032
13. Нормы расхода горюче-смазочных материалов на механизированные работы, выполняемые в лесном хозяйстве: утв. приказом Рослесхоза от 13.09.1999 № 180. 124 c. [Consumption Rates of Fuel and Lubricants for Mechanized Operations Performed in Forestry. Approved by the Order of the Federal Forestry Agency No. 180 on September 13, 1999. 124 p.].
14. Нормы расхода топлива на многооперационную лесозаготовительную технику в организациях министерства лесного хозяйства и рекомендации по их применению. Минск, 2011. 50 с. [Fuel Consumption Rates for Multi-Operation Logging Equipment in Organizations of the Ministry of Forestry and Recommendations on Their Use. Minsk, 2011. 50 p.].
15. Пошарников Ф.В. Анализ состояния технического оснащения лесозаготовительной промышленности // Лесотехн. журн.. 2012. № 2. С. 100–105. [Posharnikov F.V. Equipment State Analysis of the Logging Industry. Lesotekhnicheskiy zhurnal [Forestry Engineering Journal], 2012, no. 2, pp. 100–105].
16. Распоряжение Минтранса России от 14.03.2008 № АМ-23-р (ред. от 20.09.2018) «О введении в действие методических рекомендаций “Нормы расхода топлив и смазочных материалов на автомобильном транспорте». Доступ. из справ.- правовой системы «КонсультантПлюс». [Decree of the Ministry of Transport of the Russian Federation No. АМ-23-р on March 14, 2008: On the Implementation of the Methodological Guidelines “Consumption Rates of Fuel and Lubricants for Road Transport”].
17. Рукомойников К.П., Ведерников С.В. Модернизация сучкорезного ножа харвестерной головки // Изв. вузов. Лесн. журн. 2019. № 1. С. 120–127. [Rukomoynikov K.P., Vedernikov S.V. Modernization of Harvester Head Delimbing Knife. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 1, pp. 120–127]. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.1.120, URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/ee2/120_127.pdf
18. Симанович В.А., Исаченков В.С., Арико С.Е. Топливная экономичность колесных трелевочных тракторов с различной конструкцией технологического оборудования // Тр. БГТУ. № 2. Лесн. и деревообраб. пром-сть. 2015. № 2 (175). С. 84–88. [Simanovich V.A., Isachenkov V.S., Ariko S.E. Fuel Efficiency of Wheeled Skidder with Different Structure of Technological Equipment. Trudy BGTU. № 2. Lesnaya i derevoobrabatyvayushchaya promyshlennost’ [Proceedings of BSTU. No. 2. Forest and Woodworking Industry], 2015, no. 2(175), pp. 84–88].
19. Сюнев В.С., Селиверстов А.А. Рабочие органы харвестеров: проектирование и расчет. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2005. 204 с. [Syunev V.S., Seliverstov A.A. Working Bodies of Harvesters: Engineering and Design. Petrozavodsk, PetrSU Publ., 2005. 204 p.].
20. Сюнев В.С., Соколов А.П., Коновалов А.П., Катаров В.К., Селиверстов А.А., Герасимов Ю.Ю., Карвинен С., Вяльккю Э. Сравнение технологий лесосечных работ в лесозаготовительных компаниях Республики Карелия. Йоэнсуу: НИИ леса Финляндии METLA, 2008. 126 с. [Syunev V.S., Sokolov A.P., Konovalov A.P., Katarov V.K., Seliverstov A.A., Gerasimov Yu.Yu., Karvinen S., Vyalkkyu E. Comparison of Logging Technologies in Timber Companies of the Republic of Karelia. Joensuu, METLA Publ., 2008. 126 p.].
21. Ширнин Ю.А., Царев Е.М., Рукомойников К.П. Технология и оборудование малообъемных лесозаготовок и лесовосстановление. Йошкар-Ола: ПГТУ, 2019. 182 с. [Shirnin Yu.A., Tsarev E.M., Rukomojnikov K.P. Technology and Equipment for Low-Volume Logging and Reforestation. Yoshkar-Ola, VSUT Publ., 2019. 182 p.].
22. Ackerman P.A., Williams C., Ackerman S., Nati C. Diesel Consumption and Carbon Balance in South African Pine Clear-Felling CTL Operations: A Preliminary Case Study. Croatian Journal of Forest Engineering, 2017, vol. 38, iss. 1, pp. 65–72.
23. Pandur Z., Horvat D., Šušnjar M., Šarac Z. Može li se komercijalni sustav upravljanja vozilima (FMS) koristiti u praćenju rada i istraživanjima forvardera? Nova mehanizacija šumarstva [Journal for theory and application of forestry engineering], 2009, vol. 30, no. 1, pp. 11–17.
24. Pandur Z., Šušnjar M., Bačić M., Lepoglavec K., Nevečerel H., Đuka A. Fuel Consumption of Forwarders in Lowland Forests of Pedunculate Oak. SEEFOR, 2018, vol. 9, no. 1, art. 198, pp. 73–80. DOI: 10.15177/seefor.18-07
25. Rukomojnikov K.P., Vedernikov S.V., Gabdrahmanov M.I. AMethod for Delimbing Tree-Trunks and a Device for Applying the Method. Journal of Applied Engineering Science, 2018, vol. 16, iss. 2, pp. 263–266. DOI: 10.5937/jaes16-16442
26. Väätäinen K., Liiri H., Asikainen A., Sikanen L., Jylhä P., Rieppo K., Nuutinen Y., Ala-Fossi A. Korjureiden ja Korjuuketjun simulointi ainespuun korjuusa. Metlan tyoraportteja [Working Papers of the Finnish Forest Research Institute], 2007, vol. 48. 78 p.

Ссылка на английскую версию:

Substantiation of Fuel Consumption Rates of a Harvester

SUBSTANTIATION OF FUEL CONSUMPTION RATES OF A HARVESTER

K.P. Rukomojnikov, Doctor of Engineering, Assoc. Prof.; ResearcherID: N-6961-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9956-5081
V.O. Kuptcova, External PhD Student; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4330-0594
Volga State University of Technology, pl. Lenina, 3, Yoshkar-Ola, Mari El Republic, 424000, Russian Federation; e-mail: RukomojnikovKP@volgatech.net, vika13244@rambler.ru

The research purpose was to substantiate the parameters of diesel fuel consumption during felling by the feller-delimber-slasher Silvatec 8266TH in the forest area of the Mari El Republic. The goal was achieved by conducting the experimental tests using the volumetric procedure of filling the machine tank at the end of the operating cycle. The experimental research was accompanied by fixation of the diameters and volumes of the trees cut down. After cutting down each of these groups of trees, the machine was stopped. The fuel tank was filled to the filler pipe. Each time the researchers fixed the fuel volume filled. Processing of the experimental data allowed us to obtain a regression model. This model characterizes the average fuel consumption for various tree diameters. Analysis of the obtained solution made it possible to find out that the average fuel consumption of a Silvatec 8266TH harvester working in the forest areas of the scientific and experimental forestry of the Volga State University of Technology depends on the average diameter of the cut trees. The multiple coefficient of determination (R2) of the resulting non-linear model was 0.73. The obtained mathematical dependence can be used by timber enterprises for the approximate rapid calculation of the consumption rates in the absence of running standards. Calculations can be carried out to substantiate the volume of the consumed fuel and to calculate the project cost of harvested products in the development of new forestry enterprises and new forest areas.
For citation: Rukomojnikov K.P., Kuptcova V.O. Substantiation of Fuel Consumption Rates of a Harvester. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 3, pp. 117–127. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-3-117-127

Keywords: feller-delimber-slasher, logging, regression model, fuel consumption rates, energy consumption, cut-to-length.

Поступила 16.07.19 / Received on July 16, 2019