Home About Browse Search
Svenska


Concepts for mechanized tree planting in southern Sweden

Ersson, Back Tomas (2014). Concepts for mechanized tree planting in southern Sweden. Diss. (sammanfattning/summary) Umeå : Sveriges lantbruksuniv., Acta Universitatis agriculturae Sueciae, 1652-6880 ; 2014:76
ISBN 978-91-576-8100-3
eISBN 978-91-576-8101-0
[Doctoral thesis]

[img]
Preview
PDF
5MB

Abstract

The underlying reason for mechanizing tree planting in southern Sweden is the biologically good planting results produced by today's tree planting machines. Nevertheless, the productivity of these tracked excavators with crane-mounted tree planting devices is too low for them to compete economically with manual planting.

The objective of this thesis was to investigate concepts for 1) seedling packaging, 2) base machines, 3) planting devices, and 4) seedling carousels that could cost-efficiently increase the productivity of today's planting machines in southern Sweden. Article I analyzed the cost-efficiency of two seedling packaging concepts that decrease the time needed to reload planting devices with seedlings. The analysis showed, however, that machine-specific seedling packaging was costlier than delivering the seedlings in their cultivation trays, although band-mounted seedlings will probably be the most flexible and cost-efficient packaging system as mechanized planting becomes more common. Article II and III used a discrete-event simulation tool and detailed terrain, machine, and planting device models to simulate the productivity of conceptual two-armed excavators and multi-headed crane-mounted planting devices. Two arms per excavator proved to be an inefficient concept for increasing the productivity of today's planting machines when compared to multi-headed planting devices. Although four planting heads per device was the most productive configuration on easy to moderate terrain, three-headed devices were best at combining high productivity with acceptable silvicultural results on all terrain types. Article IV used a test-rig to study the feasibility of tray-wise seedling reloading on today's most common planting device. Seedling reloading was twice as fast when done tray-wise rather than seedling-wise, and deplugging proved to be a reliable method of extracting seedlings from suitable cultivation trays even when performed at the excavator’s boom-tip during mounding work.
Overall, this thesis confirms that there is high potential for technical improvements that increase the productivity and lower the planting costs of today's tree planting machines. Such improvements will likely include faster seedling reloading via tray-wise-loaded carousels or band-mounted seedlings, multi-headed planting devices that produce high quality planting spots using adapted soil preparation methods, and sensors that aid the operator in choosing microsites.

Authors/Creators:Ersson, Back Tomas
Title:Concepts for mechanized tree planting in southern Sweden
Alternative abstract:
LanguageAbstract
Swedish

Intresset för mekaniserad plantering har väckts till liv igen i södra Sverige tack vare den goda planteringskvalitén som dagens planteringsmaskiner åstadkommer. Dock är produktiviteten med dagens kranspetsmonterade planteringsaggregat för låg för att de kostnadsmässigt ska kunna konkurrera med harvning och manuell plantering.

Syftet med denna avhandling var att analysera tekniska dellösningar, för ökad produktivitet hos planteringsmaskiner i södra Sverige, beträffande 1) plant-förpackningens utformning inklusive transportlogistik (från plantskola till planterings-maskin), 2) basmaskinens krandesign, 3) planteringsaggregatets design, och 4) utformning och laddning av aggregatets plantmagasin. I artikel I jämfördes plant-laddningstid och kostnader för två plantförpackningskoncept med dagens förpackningslösningar. Förpackningskoncepten var dyrare än att leverera och ladda plantorna i odlingskassett, även om konceptet med bandade plantor troligen blir både billigare och ändamålsenligare när maskinell plantering ökar i omfattning. I artikel II och III användes händelsestyrd simulering och detaljerade terräng-, maskin- och planteringsaggregatsmodeller för att simulera planteringsproduktiviteten med tvåarmade grävmaskiner och flerhövdade kranspetsmonterade planteringsaggregat. Tvåarmade grävmaskiner visade sig vara ineffektiva jämfört med enarmade grävmaskiner med flerhövdade aggregat. Även om fyrhövdade aggregat visade högst produktivitet på lätt och medelsvår terräng var trehövdade aggregat bäst på att kombinera hög produktivitet med godtagbara planteringsresultat på alla terrängtyper. I artikel IV nyttjades en testbänk för att testa kassettvis (odlingskassetter) laddning av plantor i dagens vanligaste planteringsaggregat. Plantladdningsmomentet gick dubbelt så fort med kassettvis plantladdning jämfört med styckvis laddning. Det framgick också att principen med utstötning av plantor från kassetten fungerade tillförlitligt även ute vid kranspetsen under loppet av högläggningsarbetet.

Sammantaget bekräftar denna avhandling att det finns stor teknisk potential att öka produktiviteten och sänka kostnaden vid mekaniserad plantering i södra Sverige med dagens planteringsmaskiner. Kostnadseffektiva tekniska förbättringar kommer troligen att inkludera snabbare plantladdning genom kassettvis laddning eller laddning via plantband, flerhövdade planteringsaggregat som skapar högkvalitativa planterings-punkter med hjälp av anpassade markberedningssätt, samt genom användning av sensorer som hjälper föraren att hitta lämpliga planteringspunkter.

Series/Journal:Acta Universitatis agriculturae Sueciae (1652-6880)
Year of publishing :19 September 2014
Volume:2014:76
Number of Pages:78
Papers/manuscripts:
NumberReferences
I.Ersson, B.T., Bergsten, U. & Lindroos, O. (2011). The cost-efficiency of seedling packaging specifically designed for tree planting machines. Silva Fennica 45(3), 379-394.
II.Ersson B.T., Jundén L., Bergsten U. & Servin M. (2013). Simulated productivity of one- and two-armed tree planting machines. Silva Fennica 47(2), article id 958. 23 p.
III.Ersson B.T., Jundén L., Lindh, E.M. & Bergsten U. (2014). Simulated productivity of conceptual, multi-headed tree planting devices. Accepted for publication in International Journal of Forest Engineering.
IV.Ersson B.T., Bergsten U. & Lindroos O. (2014). Reloading mechanized tree planting devices faster using a seedling tray carousel. Silva Fennica 48(2), article id 1064. 14 p.
Place of Publication:Umeå
Publisher:Institutionen för skogens biomaterial och teknologi, Sveriges lantbruksuniversitet
ISBN for printed version:978-91-576-8100-3
ISBN for electronic version:978-91-576-8101-0
ISSN:1652-6880
Language:English
Publication Type:Doctoral thesis
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:K Forestry > K10 Forestry production
N Machinery and buildings > N20 Agricultural machinery and equipment
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 401 Agricultural, Forestry and Fisheries > Forest Science
Agrovoc terms:reforestation, forest plantations, mechanization, site preparation, container planting, planting equipment, design, cost analysis, equipment performance, simulation models, sweden
Keywords:planting machine, reforestation, stand regeneration, site preparation, mounding, seedling, cost analysis, discrete-event simulation, silviculture, forestry
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-2128
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-2128
ID Code:11522
Faculty:S - Faculty of Forest Sciences
Department:(S) > Department of Forest Biomaterials and Technology (from 131204)
External funders:Södra skogsägarna / Södra Cell AB
Deposited By: Back Tomas Ersson
Deposited On:19 Sep 2014 13:42
Metadata Last Modified:14 Dec 2014 00:34

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits