Содержание к диссертации
стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 12
Анализ используемых способов выгрузки лесоматериалов из воды на берег на лесоперевалочных предприятиях 12
Обоснование необходимости совершенствования процесса выгрузки лесоматериалов из воды на берег 18
Результаты анализа патентного поиска по теме 20
Анализ литературного поиска по технике и технологии выгрузки лесоматериалов из воды на берег 22
Выводы. Постановка задачи 33
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЛЕСОПОДШ-
НИКЮВ 36
ГЛП-І (Двухкамерный затворный наливной гидравлический лесоподъемник) 36
ГЛП-2 (Вакуумный гидравлический лесоподъемник
с продольной подачей сплоточных единиц) 45
2.3. ГЛП-3 (Вакуумный гидравлический лесоподъемник
с поперечной подачей сплоточных единиц) 53
ГЛП-4 (Гидравлический лесоподъемник переливного типа) 54
ГЛП-5 (Гидравлический затворный лесоподъемник
с вынесенной загрузочной камерой) 63
ГЛП-б (Гидравлический лесоподъемник с цилиндрической загрузочной камерой) 68
ГЛП-7 (Гидравлический лесоподъемник для выгрузки молевых лесоматериалов) 72
стр.
2.8. Сравнение эффективности предлагаемых вариантов
гидравлических лесоподъемников 76
2.9. Выводы 79
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ПРОЦЕССА ВСПЛЫТИЯ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ В КАМЕРАХ ГЛП 81
Определение условий моделирования изучаемых процессов 81
Описание экспериментальной установки и методика проведения экспериментов 83
Анализ результатов экспериментальных исследований 85
3.4. Выводы 93
РАСЧЕТ ВСПЛЫТИЯ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ В КАМЕРУ ГИДРАВЛИЧЕС
КИХ ЛЕСОПОДЪЕМНИКОВ 94
Краткий обзор работ, посвященных перемещению цилиндрических тел в жидкости 94
Расчет скорости и времени всплытия пучка лесоматериалов и одиночных бревен в камере гидравлического лесоподъемника 97
4.3. Выводы 117
СИСТЕМАТИЧЕСКИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 118
Задачи экспериментальных лабораторных исследований 118
Выбор варьируемых факторов (независимых переменных) 119
Математическое планирование эксперимента 120
Описание экспериментальной установки 128 Методика проведения экспериментов
Методика обработки кинопленки 137
стр,
Определение необходимого числа опытов 138
Обработка экспериментальных данных 150
Получение уравнений регрессии 164
Экспериментальное определение коэффициента вихревого сопротивления движению сплоточной единицы нормально продольной оси 177
Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований 184
Выводы 200
6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА МОДЕЛИ ОПЫТНО-
ПРОМЫШЛЕННОГО ОБРАЗЦА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЛЕСОПОДЬЕМ-
НИКА 203
Описание модели опытно-промышленного образца гидравлического лесоподъемника 203
Проведение экспериментов 212
Результаты экспериментальных исследований и
их анализ 218
6.4. Выводы 221
7. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЕДПОЛАГАЕМОГО
ВНЕДРЕНИЯ ГЛП ВАКУУМНОГО ТИПА НА ВОЛЖСКОМ ЛПК 222
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 230
ЛИТЕРАТУРА 232
ПРИЛОЖЕНИЯ 241
Введение к работе
Актуальность темы. В решениях ХХУ и ХХУІ съездов КПСС, в приказах и распоряжениях Министерства лесной, целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности СССР большое внимание уделяется проблеме более полного использования биомассы дерева, а также вопросам дальнейшего повышения эффективности водного транспорта леса, улучшения структуры производства, совершенствования техники и технологии лесозаготовок и лесотранспорта.
За последние годы наметились несколько направлений решения поставленных задач. Одним из наиболее перспективных является постепенный переход к доставке древесины на лесоперевалочные, лесопильно-деревообрабатывающие и целлюлозно-бумажные предприятия в хлыстовых пакетах. Полный переход к сплаву леса в хлыстах приведет к кардинальному изменению всей структуры водного транспорта леса. В настоящее время уже не нужно никому доказывать преимущества этого способа сплава. Кратко они сводятся к следующему:
создается возможность доставки водным путем всей заготовляемой древесины, что устраняет потери значительного количества короткомерных отрезков, мелкотоварной хвойной и лиственной древесины, которые в настоящее время сжигаются или гниют на лесосеках;
становится возможной организация комплексных укрупненных бригад для проведения лесозаготовительных работ по вахтовому методу с конечной фазой формирования хлыстовых плотов;
резко повышается производительность труда на всех фазах работ вследствие образования единого транспортного пакета;
полностью исключаются потери лесоматериалов при транспортировке, т.к. волноустойчивость плота из хлыстовых пачек значительно выше, чем из сортиментов;
перенос разделки хлыстов из глубинных малонаселенных пунктов на постоянно-действующие промышленные предприятия, расположенные в крупных поселках и городах, позволяет решить ряд социально-экономических проблем, связанных с набором и закреплением квалифицированных кадров рабочих и инженерно-технических работников, уменьшает потребность в рабочей силе на лесозаготовках, где ощущается ее острая нехватка;
сосредоточение разделки хлыстов в пунктах потребления или перевалки с воды на железную дорогу позволит значительно поднять производительность труда путем перехода на автоматизированную разделку и учет древесины, обеспечить эффективное использование отходов, шире применять современные средства механизации и автоматизации производственного процесса.
Однако полный переход к сплаву леса в хлыстах встречает на своем пути ряд серьезных трудностей. Существующие лесоперевалочные предприятия не в состоянии переработать все возрастающие объемы хлыстовых лесоматериалов, причем наиболее слабым их звеном является выгрузка хлыстовых пучков из воды на берег, вследствие отсутствия производительных выгрузочных устройств достаточной грузоподъемности. Лесоперевалочные предприятия по степени необходимой реконструкции можно условно разделить на три группы.
К первой группе относятся вновь строящиеся или переносимые на новое место предприятия. На этих предприятиях возможно применение самых современных машин и механизмов,увязка всех фаз производственного процесса в единую систему в зависимости от конкретных характеристик предприятия и места его
расположения. При этом может быть достигнута наивысшая эффективность его работы.
Во вторую группу входят действующие предприятия, нуждающиеся в реконструкции отдельных фаз производственного процесса, замене устаревшего или малоэффективного оборудования с сохранением основной структуры производства и размещения участков на территории. На этих предприятиях для повышения эффективности необходим тщательно продуманный подбор оборудования и согласование его работы с существующими машинами и механизмами.
К третьей группе предприятий относятся предприятия с современным оборудованием, отличной организацией производственного процесса, развитым внутризаводским транспортом. Такие предприятия для эффективной работы при увеличении поступления хлыстовых материалов требуют только реконструкции выгрузочного участка. При этом установка нового выгрузочного оборудования требует увязки его работы с работой остальных участков.
Большинство современных лесоперевалочных предприятий относятся к третьей группе, где нерентабельно нарушение сложившегося производственного процесса. Учитывая, что и на предприятиях второй группы первым шагом реконструкции будет, вероятно,замена выгрузочного оборудования, можно прийти к выводу, что наиболее актуальным вопросом в настоящее время является создание новых выгрузочных средств значительной грузоподъемности и увязка их работы с существующим сложившимся производственным процессом сортировки, штабелевки, раскряжевки, переработки и отгрузки лесоматериалов. В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяют гидравлические лесоподъемники, несколько вариантов которых разработаны
в настоящее время. Однако, внедрению этих перспективных выгрузочных средств в производство препятствует недостаточная изученность протекающих в них процессов, отсутствие рекомендаций по определению геометрических, энергетических и технологических параметров ГЛП.
Решение этой задачи позволит в дальнейшем перейти к решению вопроса о разработке единой системы гидротранспорта лесоматериалов внутри лесопромышленного предприятия, порученного управлением Минлесбумдревпрома СССР кафедре водного транспорта леса и гидравлики Марийского политехнического института им.М.Горького (приложение I).
Цель работы. Настоящими исследованиями предусматривается решение вопроса увеличения производительности труда на выгрузке лесоматериалов из воды на берег с помощью гидравлических лесоподъемников, путем изучения протекающих в них процессов и разработки рациональных режимов выгрузки с тем, чтобы использовать их впоследствии в производстве.
Научная новизна. Развитое в диссертации новое направление совершенствования водного транспорта леса, заключающееся в использовании гидравлических средств для выгрузки лесоматериалов из воды на берег, базируется на разработках ряда новых конструкций гидравлических лесоподъемников, теоретических положениях, касающихся определения характера и параметров всплытия лесоматериалов в камерах гидравлических лесоподъемников при их выгрузке из воды на берег.
Дано теоретическое обоснование и разработаны основные положения решения этой задачи:
разработаны новые схемы гидравлических лесоподъемников для выгрузки лесоматериалов из воды на берег;
предложен метод сравнения эффективности различных вари-
антов гидравлических лесоподъемников;
разработаны теоретические основы всплытия пучков лесоматериалов в камерах гидравлических лесоподъемников;
разработана технология работы гидравлических лесоподъемников на выгрузке лесоматериалов из воды на берег;
разработаны схемы согласования работы предлагаемых гидравлических средств выгрузки с существующим производственным процессом лесоперевалочного предприятия;
решен вопрос о влиянии ограничения пространства на параметры всплытия лесоматериалов.
На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по определению геометрических размеров ГЛП, их энергетических и технологических характеристик.
Практическое значение. Результаты проделанной работы позволяют непосредственно перейти к проектированию гидравлических лесоподъемников. Применение гидравлических лесоподъемников на выгрузке лесоматериалов из воды на берег позволит устранить одну из значительных трудностей на пути дальнейшего перехода к сплаву леса в хлыстовых плотах.
Обладая высокой производительностью и универсальностью гидравлические лесоподъемники могут выгружать лесоматериалы как молью, так и в сортиментних и хлыстовых пучках любого объема на предприятиях с большим годовым объемом перевалки. Увязка их работы с производственным процессом лесоперевалочного предприятия позволит значительно повысить эффективность работы предприятия без вмешательства в работы на берегу, что особенно важно при высокой степени их организации.
Применение лесоподъемников позволит также устранить ручной труд на выгрузке лесоматериалов, исключить необходи-
мость в размолевочных устройствах, устранить топляко-подъем-ные работы, резко увеличить комплексную выработку на списочного рабочего, улучшить условия охраны труда и окружающей среды.
Экономический эффект от предполагаемого внедрения гидравлических лесоподъемников составляет 154,0 тыс.руб. (приложение б).
Личный вклад. Теоретические и экспериментальные исследования процесса всплытия лесоматериалов в камерах ГЛП, технологические расчеты гидравлических лесоподъемников, а также разработка вопросов использования ГЛП на лесоперевалочных предприятиях выполнены лично автором.
Место проведения исследований. Настоящая работа выполнена в гидросплавной лаборатории кафедры водного транспорта леса и гидравлики Марийского политехнического института им. М.Горького, где на специально изготовленных в двух масштабах установках были проведены систематические экспериментальные исследования.
Апробация работы. Достоверность теоретических зависимостей подтверждена результатами экспериментальной проверки, проведенной в лабораторных условиях. Основные положения диссертации и отдельные ее разделы были заслушаны и получили одобрение:
заседаний Технического Совета Куйбышевского производственного лесосплавного объединения "Волголесосплав" в декабре 1980 г., в декабре 1981 г., в декабре 1982 г. (приложения 3, 4, 5);
научно-технических конференций профессорско-преподавательского состава и аспирантов Марийского политехнического института им.М.Горького в 1980 г., 1981 г., 1982 г., 1983 г.;
кафедры водного транспорта леса и гидравлики Марийского политехнического института им. М.Горького в ноябре 1982 г.
Реализация работы. Результаты, полученные в настоящей работе, явились обоснованием для включения темы "Создать единую систему гидротранспорта лесоматериалов внутри лесоперевалочного предприятия" в план Минвуза РСФСР ( приказ Минвуза РСФСР № 599 от 15 октября 1981 года). Решениями технического Совета объединения "Волголесосплав" и технического управления деревообрабатывающей промышленности Минлесбумдрев-прома СССР результаты работы рекомендованы к внедрению в производство ( приложения 6,9).
Результаты работы опубликованы в трех статьях, получены два положительных решения (приложения 2,) и одно авторское свидетельство на изобретение (приложение 7).
Объем работы и построение. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка использованной литературы и десяти приложений.
Текстовая часть работы изложена на 141 стр. (таблицы, рисунки и другие материалы на 129 стр.). В работе имеется 38 таблиц, 65 рисунков, список литературы, включающий 104 наименования.
12.
