Повышение производительности труда на выгрузке ПСЕ с воды на лесопромышленных предприятиях

 
 
 
П. Ф. Войтко, И. Г. Гайсин 
 
 
 
 
 
 
 
ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ 
ТРУДА НА ВЫГРУЗКЕ ПСЕ С ВОДЫ  
НА ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫХ  
ПРЕДПРИЯТИЯХ 
 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2023 
1 

УДК 630*3 
ББК 43.904 
         В65 
 
Рецензенты: 
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой  
электротехники и автоматики Воронежского государственного  
аграрного университета имени императора Петра I Д. Н. Афоничев; 
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой  
промышленного транспорта и строительства Мытищинского филиала 
Московского государственного технического университета  
им. Н. Э. Баумана В. И. Запруднов; 
доктор технических наук, профессор кафедры лесопромышленных  
производств и обработки материалов Высшей инженерной школы  
Северного (Арктического) федерального университета  
им. М. В. Ломоносова С. В. Посыпанов 
 
Войтко, П. Ф. 
В65  
Повышение производительности труда на выгрузке ПСЕ с воды 
на лесопромышленных предприятиях : монография / П. Ф. Войтко, 
И. Г. Гайсин. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. – 180 с. : 
ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1118-9 
 
Представлены технические и технологические решения по совершенствованию процессов выгрузки многорядных плоских 
сплоточных единиц с воды на предприятиях с рейдами приплава, 
повышающие производительность труда на лесоперевалочных работах. Изложены результаты экспериментальных исследований 
грузоподъемных машин и грузозахватных устройств в лабораторных и производственных условиях, уточняющие математические 
зависимости процесса выгрузки многорядных ПСЕ с воды. 
Для научных работников, инженеров, аспирантов и магистрантов лесотехнических направлений. 
 
УДК 630*3 
ББК 43.904 
 
 
ISBN 978-5-9729-1118-9 ” Войтко П. Ф., Гайсин И. Г., 2023 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
2 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
ПРЕДИСЛОВИЕ 
......................................................................................... 6 
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................. 7 
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА  
И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 
............................................................... 10 
1.1. Поставка лесных грузов потребителям водным транспортом 
....... 10 
1.2. Характеристика рейдов приплава лесопромышленных  
предприятий .............................................................................................. 20 
1.3. Анализ технологий и оборудования для лесоперевалочных  
процессов на рейдах приплава ................................................................ 21 
1.4. Технические параметры выгрузочных устройств на рейдах  
приплава .................................................................................................... 27 
1.5. Обзор работ по совершенствованию лесоперевалочных  
процессов на рейдах приплава с плоскими сплоточными  
единицами ................................................................................................. 29 
1.6. Патентный поиск устройств и способов выгрузки плоских  
сплоточных единиц с воды ...................................................................... 31 
1.7. Выводы и задачи исследований........................................................ 41 
 
ГЛАВА 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ  
ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ПРОЦЕССОВ ВЫГРУЗКИ  
ПЛОСКИХ СПЛОТОЧНЫХ ЕДИНИЦ С ВОДЫ НА РЕЙДАХ  
ПРИПЛАВА .............................................................................................. 43 
2.1. Техническая характеристика плоских сплоточных единиц,  
поступающих на рейды приплава ........................................................... 43 
2.2. Способ выгрузки плоских сплоточных единиц с воды  
на рейдах приплава 
................................................................................... 46 
2.3. Проверка грузозахватного устройства на прочность ..................... 50 
2.4. Выбор грузозахватных канатов ........................................................ 53 
2.5. Выбор навесного грузозахватного звена ......................................... 53 
2.6. Выбор грузозахватных крюков......................................................... 54 
2.7. Выбор грузозахватных чокеров 
........................................................ 55 
2.8. Складное грузозахватное устройство .............................................. 56 
2.9. Выводы ............................................................................................... 60 
 
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПРОЦЕССА  
ВЫГРУЗКИ ПЛОСКИХ СПЛОТОЧНЫХ ЕДИНИЦ С ВОДЫ 
............ 61 
3.1. Постановка задачи ............................................................................. 61 
3.2. Расчет продолжительности буксировки речного плота  
на рейд приплава....................................................................................... 62 
3 

3.3. Расчет продолжительности расформирования плота  
на линейки и буксировки их к выгрузочному дворику ......................... 62 
3.4. Расчет продолжительности выгрузки плоских сплоточных  
единиц с воды на берег ............................................................................ 64 
3.5. Составление информационно-логических схем лесосплавных  
технологий 
................................................................................................. 65 
3.6. Разработка операционных технологий поставки и выгрузки  
плоских сплоточных единиц с воды ....................................................... 67 
3.7. Расчет производительности механизмов 
......................................... 69 
3.8. Определение нагрузок на башенный кран при выгрузке лесных 
грузов с воды 
............................................................................................. 71 
3.9. Выводы ............................................................................................... 75 
 
ГЛАВА 4. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ  
ВЫГРУЗОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ............................................................. 76 
4.1. Программа и методы экспериментальных исследований .............. 76 
4.2. Состав и объем производственных исследований 
.......................... 79 
4.3. Производственные исследования лесоперевалочного  
процесса 
..................................................................................................... 80 
4.4. Результаты производственных испытаний 
...................................... 83 
4.5. Выводы ............................................................................................... 84 
 
ГЛАВА 5. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ                                             
ЛЕСОПЕРЕВАЛОЧНОГО ПРОЦЕССА 
................................................. 85 
5.1. Обоснование метода и масштаба физического моделирования .... 85 
5.2. Конструирование механической модели лабораторной  
установки 
................................................................................................... 87 
5.3. Состав и объем экспериментальных исследований 
........................ 94 
5.4. Результаты экспериментальных исследований 
............................... 98 
5.5. Выводы ............................................................................................. 104 
 
ГЛАВА 6. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ  
ВЫГРУЗКИ ДРЕВЕСНОГО СЫРЬЯ НА  
ОАО «СОЛОМБАЛЬСКИЙ ЛДК» 
........................................................ 107 
6.1. Постановка задачи ........................................................................... 107 
6.2. Расчет технико-экономических показателей использования  
оборудования и машин 
........................................................................... 108 
6.3. Расчет трудозатрат и средств на оплату труда основных  
рабочих .................................................................................................... 114 
6.4. Расчет затрат на содержание основного оборудования ............... 119 
4 

6.5. Определение экономической эффективности крановой  
выгрузки плоских сплоточных единиц с воды .................................... 122 
6.6. Выводы ............................................................................................. 124 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 
....................................................................................... 126 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ................................................... 129 
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ  
ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ........................................ 142 
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. КАЛИБРОВКА ДАТЧИКОВ СИЛЫ ................... 146 
ПРИЛОЖЕНИЕ В. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ  
ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ................................................... 148 
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. ПАТЕНТЫ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ РФ .................... 151 
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНЫХ  
ИССЛЕДОВАНИЙ ................................................................................. 153 
 
 
 
 
 
5 

Учителям, ученикам и коллегам-сотрудникам 
Института 
леса и природопользования в 
честь 90-летия ПГТУ посвящается 
 
ПРЕДИСЛОВИЕ 
 
Водный транспорт леса является транспортной отраслью лесного 
комплекса России, главная задача которого – поставка древесного сырья на рейды приплава лесопромышленных предприятий без потерь. 
В монографии представлены технические и технологические решения по совершенствованию процессов выгрузки многорядных плоских 
сплоточных единиц с воды на рейдах приплава лесопромышленных 
предприятий, повышающие производительность труда на лесоперевалочных работах. Изложены результаты экспериментальных исследований грузоподъемных машин и грузозахватных устройств в лабораторных (ПГТУ) и производственных (ОАО «Соломбальский ЛДК») условиях, уточняющие математические зависимости процесса выгрузки 
многорядных плоских сплоточных единиц с воды. 
Работа над рукописью распределилась между авторами следующим 
образом: П. Ф. Войтко – предисловие, введение, глава 1, глава 2, заключение, список литературы; И. Г. Гайсин – глава 3, глава 4, глава 5,  
глава 6. 
Исследование было бы неполным без материалов и производственной базы, любезно представленных руководством ОАО «Соломбальский ЛДК», которому авторы выражают свою искреннюю благодарность. 
При подготовке рукописи к изданию были учтены ценные замечания рецензентов: доктора технических наук, профессора Д. Н. Афоничева (г. Воронеж, ВГАУ); доктора технических наук, профессора  
В. И. Запруднова (г. Москва, МГТУ); доктора технических наук, профессора С. В. Посыпанова (г. Архангельск, САФУ), которых авторы 
благодарят за прочтение рукописи, ценные замечания и предложения, 
несомненно, способствующие совершенствованию содержания и 
оформления данной монографии. 
Авторы заранее выражают благодарность за все замечания и пожелания по содержанию монографии, которые следует направлять по адресу: 424000, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, д. 3, 
ПГТУ, кафедра ЛиХТ, ауд. 109. 
 
 
6 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Для повышения производительности труда и снижения себестоимости выпускаемой продукции необходимо введение в производство лесопромышленного комплекса России новых высокоэффективных технологических процессов с лесными грузами и технических решений 
[33]. Транспортирование круглых лесоматериалов по водным путям является одним из самых экономичных видов лесотранспорта, а в регионах, в которых отсутствуют дороги общего пользования, – единственно 
доступным [33].  
Из-за отмены молевого лесосплава была практически утрачена возможность по использованию наибольшей части лесных массивов, примыкающих к внутренним водным путям. По результатам исследования 
Лесинвеста [138] было выявлено, что к внутренним водным путям России примыкают около 14 млрд м3 лесных ресурсов, которые дают возможность проводить рациональное лесопользование и транспортировать лесопотребителям по внутренним водным путям до 140 млн м3 древесины ежегодно [33]. 
В Архангельской области и Республике Карелия разработан альтернативный способ молевому лесосплаву – водные поставки круглых лесоматериалов потребителям в речных плотах из плоских сплоточных 
единиц переменной осадки [64]. Противоречие способа заключается в 
том, что для выполнения лесоперевалочных процессов на предприятиях 
с рейдами приплава применяют более 220 типов различных грузоподъемных машин, механизмов и вспомогательного оборудования, которые 
не эффективны для выгрузки многорядных плоских сплоточных единиц 
с воды на берег [33]. Учитывая роль и значение водного транспорта леса 
для доставки лесоматериалов потребителям, проблема совершенствования технологии выгрузки многорядных плоских сплоточных единиц с 
воды на предприятиях с рейдами приплава является весьма актуальной 
[33].  
Важный вклад в развитие науки о лесоперевалочных процессах на 
лесопромышленных предприятиях с рейдами приплава внесли ученые: 
А. Н. Пименов, Г. А. Вильке, В. И. Алябьев, Б. Г. Залегаллер, П. В. Ласточкин, В. И. Патякин, А. К. Редькин, В. Я. Харитонов, Ф. Е. Захаренков, А. А. Камусин, А. А. Митрофанов, М. В. Борисов, П. Ф. Войтко,  
А. Г. Поздеев, Е. М. Царев, П. М. Мазуркин и др.  
Вопросам динамики подъемно-транспортного оборудования при 
выгрузке лесных грузов с воды посвящены работы М. В. Борисова,  
А. В. Козлова, Э. М. Ощепкова, И. А. Беленова, В. И. Патякина,  
В. К. Сербского, П. Ф. Войтко.  
7 

Особое внимание в разработке операционной технологии выгрузки 
плоских сплоточных единиц с воды на рейдах приплава уделяется в работах E. N. Wickman, А. А. Митрофанова, П. Ф. Войтко, С. С. Лебедь. 
Однако в вышеперечисленных работах отсутствует обоснование параметров технологии выгрузки многорядных плоских сплоточных единиц с воды. 
Цель исследований ࣓ обоснование параметров технологии выгрузки 
многорядных плоских сплоточных единиц с воды на рейдах приплава 
лесопромышленных предприятий. 
Для достижения указанной цели решались следующие научно-технические задачи.  
1. Предложить технические и технологические решения по совершенствованию процессов выгрузки плоских сплоточных единиц с воды 
на предприятиях с рейдами приплава.  
2. Составить математические зависимости процесса выгрузки многорядных плоских сплоточных единиц с воды на рейдах приплава лесопромышленных предприятий.  
3. Разработать методику и провести экспериментальные исследования в лабораторных и производственных условиях продолжительности 
цикла и нагрузок на грузозахватные устройства при выгрузке плоских 
сплоточных единиц различных конструкций с воды на рейдах приплава. 
Объектом исследования являются рейды приплава лесопромышленных предприятий, получающих древесное сырье в речных плотах из 
плоских сплоточных единиц, оснащенные грузоподъемными кранами, 
выгрузочными устройствами.  
Предметом исследований являются продолжительность цикла выгрузки многорядных плоских сплоточных единиц с воды на рейдах приплава, а также режимы нагружения и параметры подъемно-транспортного оборудования. 
Для решения поставленных задач применялись методы математического и физического моделирования. В основу теоретических исследований положены методы теоретической механики и гидромеханики, математического моделирования. Для проведения лабораторных исследований использовались методы физического моделирования грузоподъемного механизма, оснащенного грузозахватным устройством для выгрузки лесных грузов с воды. В процессе обработки результатов экспериментов применялись методы теории вероятности и математической 
статистики. Обработка и представление результатов экспериментов 
проводилась с помощью программного обеспечения – Statistica V12, 
КОМПАС-3DLT V12, Microsoft Word 2010, Microsoft Excel 2010. 
8 

Научная новизна работы: разработаны ряд технических и технологических решений, защищенных патентами, по совершенствованию 
процессов выгрузки плоских сплоточных единиц конструкции АГТУ и 
ПГТУ различных модификаций башенным краном с воды на предприятиях с рейдами приплава: 
– способ выгрузки плоских сплоточных единиц с воды на предприятиях с рейдами приплава, отличающийся послойным способом выгрузки многорядных ПСЕ различных конструкций и длин; 
– разборное грузозахватное устройство для крановой выгрузки плоских сплоточных единиц с воды, отличающееся разборной грузозахватной рамой, на консолях которой закреплены грузозахватные крюки с 
возможностью размещения их по габариту лесного груза; 
– складное грузозахватное устройство для выгрузки длинномерных 
лесных грузов с воды, отличающееся складывающимися консолями, 
разделенными на звенья, на концах которых шарнирно закреплены 
крюки с возможностью изменения положения в вертикальной плоскости при их складывании вовнутрь звеньев. 
Составлены математические зависимости процесса крановой выгрузки многорядных плоских сплоточных единиц с воды, отличающиеся учетом специфических свойств лесных грузов, поступающих на 
рейды приплава водным транспортом. 
Получены результаты экспериментальных исследований грузоподъемных машин общего назначения на выгрузке плоских сплоточных единиц с воды в лабораторных и производственных условиях, отличающиеся широким диапазоном исследуемых факторов и учетом специфических условий их эксплуатации на рейдах приплава. 
Теоретическая значимость работы заключается в разработке математической зависимости для определения производительности башенного крана, продолжительности цикла и усилий, возникающих в 
грузовых и чокерных канатах при выгрузке ПСЕ с воды на приемную 
эстакаду. 
Практическая значимость работы заключается в разработке нового способа выгрузки многорядных плоских сплоточных единиц конструкции АГТУ и ПГТУ с воды на рейдах приплава и конструкций грузозахватных устройств для плоских сплоточных единиц из круглых лесоматериалов. 
 
 
 
9 

ГЛАВА 1 
 
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ  
ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 
 
1.1. Поставка лесных грузов потребителям  
водным транспортом 
 
Общий запас древесины в Российской Федерации составляет  
82,1 млрд м3, из них в спелом и переспелом возрастах 44,3 млрд м3. 
Около 77 % общего запаса древесины занимают ценные хвойные породы. Годовой средний прирост древесины в лесах России, по данным 
2010 года,  составляет 994 млн м3. Расчетная лесосека России в 2011 г. 
разработана всего на 29,4 % от общей ее площади, а в развитых странах 
Европы данные показатели достигают 60–80 % [110]. 
Доля лесного комплекса в ВВП России составила в 2007 г. 1,3 %, в 
объеме отгруженной продукции – 4,7 %, в численности работающих в 
промышленности – 3,2 %, экспорте – 3,2 %. [110]. 
Слабое развитие лесной отрасли связано с недоступностью в необходимом количестве лесных ресурсов, из-за отсутствия дорог общего 
пользования в труднодоступных лесозаготовительных регионах России. 
В связи с этим увеличивается расстояние вывозки лесных грузов по лесовозным дорогам, следовательно, затраты на заготовку древесины. 
Чтобы изменить данное положение в лесной отрасли густота дорожной 
сети лесного фонда должна составлять не менее 10 пог. м на 1 га. Плотность дорожной сети в России для большинства регионов не соответствует этому показателю и составляет 1,46 пог. м на 1 га, для сравнения 
в США этот показатель равен 10, Швеции – 11, Австрии – 36, Финляндии – 40, Германии – 45 пог. м. [110]. 
Основные проблемы при строительстве лесных дорог возникают у 
малых и средних лесозаготовительных предприятий, преобладающих в 
лесной отрасли. Финансовое состояние таких предприятий не позволяет 
им проводить такие работы, так как сроки окупаемости магистральных 
лесовозных дорог длительные и составляют 8–12 лет [110]. 
Неравномерность и ограниченность распределения лесных ресурсов 
на территории России, удаленность потребителей лесоматериалов от основных лесных насаждений страны приводит к росту дальности транспортировки лесных грузов. Для транспортировки лесных грузов потребителям применяются автомобильный, железнодорожный, водный 
транспорт (табл. 1.1) [33]. 
 
10