49550

Проектирование работоспособной машины

Курсовая

Лесное и сельское хозяйство

Литературный поиск выбор принципиальной компоновочной схемы проектируемой машины. Целью данного курсового проекта является проектирование работоспособной машины отвечающая всем стандартам предъявляемой к технике данной отрасли. Провести оценку эксплуатационных свойств проектируемой машины сделать соответствующие выводы о целесообразности использования данной машины. hrvester жнец собиратель урожая многооперационные лесосечные машины предназначенные для выполнения комплекса операций: валка обрезка сучьев...

Русский

2013-12-30

4.61 MB

33 чел.

     

 

                                                          Содержание

Введение……………………………………………………………………………..4

1     Актуальность разрабатываемой темы и обоснование направления проектирова-ния……………………………………………………………………………………5

  1.  Перспективы развития лесного хозяйства в РБ………………………..…5
  2.  Общие сведения о лесосырьевых ресурсах РБ…………………...6
  3.  Актуальность разрабатываемой темы…………………………….7
  4.  Патентный поиск ……………………………………………………………..9
  5.  Литературный поиск, выбор принципиальной компоновочной схемы

проектируемой машины…………………………………………………….

4     Обоснование технологии работы, схема разработки лесосеки и выбор системы машин………………………………………………………………

Введение

        В Республике Беларусь наиболее распространенной  становиться так называемая скандинавская технология заготовки леса (разработана в Швеции и Финляндии). Суть данной технологии состоит в заготовке круглых лесома-

териалов с использованием  мощной лесозаготовительной техники – харве-стеров и форвардеров.

Общая площадь земель лесного фонда Республики Беларусь на 1 января 2011 г. составляла 9,44 млн. гектаров, в том числе площадь покрытых лесом земель - 8 млн. гектаров. Лесистость территории республики - 38,5 %.

По прогнозам к 2030 году в связи с ожидающимся в развивающихся странах экономическим ростом и увеличением доходов на душу населения потребление круглого леса возрастет на 40 процентов. В связи с этим в стране наращивается объем мощной лесозаготовительной техники.

К 2015 году с использованием многооперационной лесозаготовитель-ной техники планируется заготавливать 70 процентов от всего объема древесины.

Для этого в 2011 – 2015 годах необходимо закупить 84 харвестера для проведения рубок главного пользования, 121 харвестер для рубок ухода, 410 форвардеров и 180 сортиментовозов для трелевки и вывозки древесины. В связи с этим на данный момент разработка и внедрение в процесс лесозаготовки мощной лесной техники, для Республики Беларусь является актуальной задачей.

Целью данного курсового проекта является проектирование работоспособной машины, отвечающая всем стандартам предъявляемой к технике данной отрасли.

Задачи данного курсового проекта заключается в ознакомлении с основами проектирования лесной техники с использованием САПР. Провести оценку эксплуатационных свойств проектируемой машины сделать соответствующие выводы о целесообразности использования данной машины.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1

              КП 00 00 00 00 ПЗ

Разраб.

Дмитрук А.С

Провер.

Голякевич С.А

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Голякевич С.А

    Актуальность разрабаты-ваемой темы и обоснование направления проектирования

Лит.

Листов

4

БГТУ

207080512

1 Актуальность разрабатываемой темы и обоснование направления пректирования

1.1  Перспективы развития лесного хозяйства в РБ

“Лесное хозяйство республики функционирует в условиях исключительной государственной собственности на леса, централизованного лесоуправления и лесопользования.

Реализуя на практике принципы устойчивого лесоуправления и лесопользования, лесное хозяйство не только осуществляет постоянное лесопользование в пределах ежегодного прироста древесины, но и вносит вклад в устойчивое социально-экономическое развитие государства, обеспечение его экономической, энергетической, экологической и продовольственной безопасности.

Благодаря целенаправленной инновационной и инвестиционной деятельности в 2006 - 2010 годах в значительной мере осуществлен переход на современные технологии лесозаготовительного, деревообрабатывающего и лесохозяйственного производства, существенно укреплена материально-техническая база и кадровый потенциал лесохозяйственных учреждений, получили развитие новые направления многоцелевого лесопользования - охота и экотуризм, биоэнергетика. Посредством лесной сертификации осуществляется независимый контроль за соблюдением стандартов Республики Беларусь и международных стандартов устойчивого лесоуправления.

К традиционным сферам потребления древесины (строительство, мебельная, целлюлозно-бумажная и лесохимическая промышленность) прибавились биоэнергетика и производство биопластмасс, значение которых в мировой экономике стремительно растет.

По прогнозам к 2030 году в связи с ожидающимся в развивающихся странах экономическим ростом и увеличением доходов на душу населения потребление круглого леса возрастет на 40 процентов.

Изменение сфер и объемов потребления древесной продукции обусловливает необходимость интенсификации лесовыращивания, увеличения целевых промышленных плантаций (в том числе с использованием биотехнологий) в целях формирования стабильной сырьевой базы для отраслей лесопромышленного комплекса и биоэнергетики.

Необходимо дальнейшее укрепление производственного, инновационного и кадрового потенциала отрасли, совершенствование и повышение эффективности воспроизводства, охраны, защиты лесов, рациональное использование лесных ресурсов на основе достижений научно-технического прогресса с учетом тенденций развития мировой экономики.” [1]

“Объем заготовки древесины организациями Минлесхоза при проведении рубок главного пользования планируется увеличить с 2564 тыс. куб. метров в 2010 году до 5719 тыс. куб. метров к 2015 году, обеспечив освоение расчетной лесосеки на 95 процентов.

В целом по всем видам рубок заготовка древесины организациями Минлесхоза к 2015 году прогнозируется на уровне 9000 тыс. куб. метров.

В целях увеличения использования расчетной лесосеки (к 2015 году возрастет на 2 млн. куб. метров) предусматривается увеличение реализации леса на корню на биржевых торгах открытого акционерного общества ”Белорусская универсальная товарная биржа“, что позволит сбалансировать цену древесного сырья для потребителей на основании спроса и предложения.”[1]

1.2 Общие сведения о лесосырьевых ресурсах РБ

“Общая площадь земель лесного фонда на 1 января 2010 г. составляла 9,4 млн. гектаров, в том числе площадь покрытых лесом земель - 8 млн. гектаров. Лесистость территории республики - 38,5 процента.

По данным государственного учета лесов с 2006 по 2010 год произошли положительные изменения в структуре земель лесного фонда:

-площадь лесных насаждений увеличилась на 167,1 тыс. гектаров;

-лесистость территории республики возросла с 37,7 до 38,5 процента;

-общий запас древесины на корню увеличился на 131 млн. куб. метров;

-расчетная лесосека по рубкам главного пользования (научно обоснованная норма ежегодной заготовки древесины, определяемая наличием спелых лесов) увеличилась с 7,2 до 9,3 млн. куб. метров.

Общий запас древесины на корню в лесах на 1 января 2010 г. составил 1,57 млрд. куб. метров, в том числе спелых и перестойных насаждений - 196,7  млн. куб. метров, из них хвойных пород –
91,8 млн. куб. метров.

Возрастная структура лесов с точки зрения экономической оценки в настоящее время не совсем благоприятна. На лесопокрытых землях преобладают молодняки и средневозрастные насаждения (69,8 процента). Спелые насаждения древесных пород, от которых зависит размер расчетной лесосеки и лесной доход, составляют 10 процентов (при оптимальной норме 15 - 18 процентов), из них спелые насаждения хвойных пород занимают 4,4 процента, твердолиственных - 0,6 и мягколиственных - 5 процентов.

Выравнивание возрастной структуры лесов - сложный и длительный процесс, осуществляемый путем проведения комплекса лесохозяйственных мероприятий и регулирования объема рубок главного пользования. В соответствии с прогнозной оценкой доля спелых насаждений оптимизируется не ранее 2018 - 2020 годов.

Значительная площадь лесов (2,9 млн. гектаров, или 36,4 процента) представлена мягколиственными древесными породами (ольха, береза, осина), произрастающими преимущественно в пониженных местах с избыточным увлажнением. Осушение занимаемых ими земель по природоохранным обоснованиям нецелесообразно. Замена этих пород на хвойные и твердолиственные в процессе лесоэксплуатации и лесовосстановления может проводиться в незначительных объемах, а быстрорастущие мягколиственные породы следует рассматривать как долгосрочный ресурс для хозяйственного использования.” [1]

 

1.3 Актуальность разрабатываемой темы

Основными целями развития лесозаготовительного производства являются обеспечение потребности экономики республики в древесном сырье, а также освоение расчетной лесосеки в полном объеме с использованием современной многооперационной лесозаготовительной техники, оборудования и технологий.

Основным лесофондодержателем в республике является Минлесхоз, в лесном фонде которого заготавливается более 90 процентов всего объема древесины.

Из общего объема заготавливаемой древесины на долю лесозаготовок, осуществляемых организациями Минлесхоза, приходится более 50 процентов.

Накопление запасов спелой древесины, внедрение передовых технологий лесозаготовок, создание обособленных структурных подразделений по заготовке древесины, оснащение организаций современной многооперационной лесозаготовительной техникой и оборудованием, а также строительство лесохозяйственных дорог создадут предпосылки для увеличения ежегодных объемов заготавливаемой древесины.

Одним из приоритетов развития лесозаготовительного производства будет являться привлечение сторонних организаций-лесозаготовителей, в том числе создание совместных предприятий, для оказания услуг заготовки древесины в объеме не менее 2 млн. куб. метров.

Ежегодное наращивание объемов лесозаготовок, внедрение передовых технологий позволят обеспечить потребность в древесных ресурсах экономики республики к 2015 году.

Для выполнения названных задач в системе Минлесхоза предусматривается повышение уровня технической оснащенности отрасли, внедрение современных методов рубок ухода и сплошных рубок на основе передовых технологий, что позволит комплексно механизировать лесосечные работы путем максимальной замены ручного труда машинным, обеспечить более высокий уровень эффективности и безопасности труда, а также поднять престиж лесозаготовительных специальностей как высокооплачиваемых, требующих квалификации высокого уровня.

К 2015 году с использованием многооперационной лесозаготовительной техники планируется заготавливать 70 % от всего объема древесины.

Для этого в 2011 - 2015 годах необходимо закупить 84 харвестера для проведения рубок главного пользования, 121 харвестер для рубок ухода, 410 форвардеров и 180 сортиментовозов для трелевки и вывозки древесины.

      В Республики Белорусь все более и более становиться распространенной  так называемая скандинавская технология заготовки леса (разработана в Швеции и Финляндии). Она подразумевает сортиментную лесозаготовку и предполагает применение мощной лесозаготовительной техники — харвестеров и форвардеров.

       Харвестеры (от англ. harvester - жнец, собиратель урожая) - многооперационные лесосечные машины, предназначенные для выполнения комплекса операций: валка, обрезка сучьев, раскряжевка и пакетирование сортиментов при проведении сплошных и выборочных рубок, а также рубок ухода.

Форвардеры (от англ. forwarder - перевозчик, экспедитор) - самозагружающиеся машины для трелевки сортиментов. В технологические задачи этих машин входит сбор, подсортировка, доставка сортиментов от места заготовки до лесовозной дороги или склада и штабелевка сортиментов. Конструкция оборудования форвардеров состоит из погрузочного модуля - манипулятора и грузового модуля - тележки.

        Средняя производительность форвардеров при работе после харвестера - 12 кубических метров в час. Один комплекс «харвестер плюс форвардер» может заменить до 80 работающих на лесосеке по традиционной технологии. Объемы заготавливаемой древесины несопоставимы с ручным трудом - по традиционной технологии бригада из семи-восьми человек заготавливает 7-8 тысяч кубометров за год, а связка «харвестер - форвардер», позволяет заготавливать до 60 тысяч и более. Производительность заготовки древесины на одного человека возрастает примерно в восемь раз.

Производительность работы машины в значительной степени завит от условий работы оператора. Известны конструкции харвестеров зарубежного производства с поворотной самовыравнивающей кабиной. Использование такой техники обеспечивает улучшения  условий труда оператора харвестера.

В связи с вышесказанным в РБ разработка машин с такой конструкцией кабины является актуальной задачей.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1

              КП 00 00 00 00 ПЗ

Разраб.

Дмитрук А.С

Провер.

Голякевич С.А

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Голякевич С.А

Патентный поиск

Лит.

Листов

7

БГТУ

207080512

       2 Патентный поиск

        

       Патентный поиск - это процесс отбора соответствующих запросу документов или сведений по одному или нескольким признакам из массива патентных документов или данных, при этом осуществляется процесс поиска из множества документов и текстов только тех, которые соответствуют теме или предмету запроса.

       Патентный поиск осуществляется посредством информационно-поисковой системы и выполняется вручную или с использованием соответствующих компьютерных программ, а так же с привлечением соответствующих экспертов.

      Предмет поиска определяют исходя из конкретных задач патентных исследований категории объекта (устройство, способ, вещество), а так же из того, какие его элементы, параметры, свойства и другие характеристики предполагается исследовать.

       При патентном поиске сравниваются выражения смыслового содержания информационного запроса и содержания документа.

       Для оценки результатов поиска создаются определенные правила-критерии соответствия, устанавливающие, при какой степени формального совпадения поискового образа документа с поисковым предписанием текст следует считать отвечающим информационному запросу.

    Среди основных целей патентного поиска можно выделить:

-Поиск изобретателей или компании, получивших патенты на изобретения в той же области

-Поиск патентов на какой-либо продукт

-Найти последние новинки в исследуемой области

-Определение состояния исследований в интересуемом технологическом поле

-Получить информацию о частных лицах, имеющих патенты на схожие изобретения

-Поиск дополнительных информационных материалов

     Патентный поиск является трудоёмким, но необходимым мероприятием. Он необходим не только лицам или организациям, желающим запатентовать изобретение, но и промышленным предприятиям, желающим это изобретение использовать.

        Например, использование запатентованных изобретений другими юридическими и физическими лицами приводит к огромным штрафам и возможным разорением предприятий.

        В рамках данного курсового проекта патентный поиск проводился с использованием ресурсов Республиканской научной технической библиотеки(РНТБ) . Целью данного поиска было ознакомление с патентами содержащих изобретения схожие с темой данного курсового проекта, а так же получить практические навыки в роботе с ресурсами РНТБ.

        При проведенном патентном поиске были найдены следующие патенты в которых были предложены конструкции позволяющие улучшить условия работы оператора или снизить рабочую нагрузку на оператора. В данном разделе рассмотрены патенты различных стран в том числе и Республики Беларусь.

       Известна технология лесозаготовки при которой валка, обрезка от сучьев и раскряжевка производится при помощи специальных лесозаготовительных машин. В патенте RU 2127038, описано изобретение которое позволяет упростить процесс валки, сущность данного изобретения состоит в следующем , стойка захватно-срезающего устройства снабжена расположенными с тыльной ее стороны в зоне нижнего торца кронштейнами которые шарнирно соединены с концевой частью крайней секции рукоятки, при этом ось поворота названного соединения смещена относительно продольно продольной оси рукояти в зону тыльной поверхности последней, обращенной к стреле манипулятора, и расположена перед и выше оси поворота шарнирного соединения опоры с указанной частью этой секции, опора и стойка кинематически связаны между собой посредством выполненных на кронштейнах со стороны их, обращенной к оси шарнирного соединения опоры с секцией рукояти, криволинейных участков, взаимодействующих с названной осью при контакте опоры с грунтом, причем рукоять манипулятора снабжена механизмом продольного перемещения дерева вдоль ее оси, который выполнен в виде телескопического соединения секций рукояти обеспечивающего кинематическую связь последних между собой, на неподвижной секции названного соединения расположены дополнительный захват, который снабжен ножевым контуром. Более подробно изобретение   описано в приложении 1.  Основным преимуществом данного изобретения является то что, упрощается  процесс валки дерева за счет того что оператору не нужно осуществлять предварительный натяг перед спиливанием дерева, тем самым снижает утомляемость оператора в процессе работы .Недостатком этой конструкции является усложнения конструкции ЗСУ что увеличивакт ее металлоемкость и цену на производство. Схема данной машины изображена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема предложенной машины.

       Известна технология валки, обрезки и раскряжевки круглых лесоматериалов состоящая в следующем - на машину установлен специальный манипулятор на конце которого расположена ЗСУ которое при помощи оператора наводится на ствол дерева, захватывает его и срезает его цепной пилой. Далее спиленное дерево переводиться в горизонтальное положение, головка ЗСУ протаскивает ствол дерева очищая его от сучьев при помощи ножей силового резания одновременно с этим происходит замер основных параметров ствола. Далее происходит раскряжевка на заданной длине. В патенте RU 2009879 предложена конструкция  манипулятора которая позволяет наиболее эффективно использовать его в процессе наводки ЗСУ на ствол дерева, суть изобретения состоит в следующем , манипулятор лесозаготовительной машины , содержащей стрелу с рукоятью, установленную на основании с возможностью повоpота относительно гоpизонтальной и веpтикальной осей, и механизм повоpота стpелы, выполненный в виде двух установленных под углом дpуг к дpугу и к основанию гидpоцилиндpов, коpпусы котоpых установлены на основании пpи помощи шаpниpов, имеющих две степени свободы, пpи этом шток одного гидpоцилиндpа соединен со стpелой посpедством аналогичного шаpниpа, отличающийся тем, что, с целью упpощения констpукции, шток втоpого гидpоцилиндpа закpеплен на коpпусе пеpвого гидpоцилиндpа посpедством шаpниpа, аналогичного pанее упомянутым. Основные преимущества данного изрбретения состоят в том что, оно  позволяет повысить эффективность работы манипулятора машины, а это в свою очередь позволяет упростить процесс наводки ЗСУ на ствол дерева, тем самым снижается утомляемость оператора при работе. Недостаток данного изобретения состоит в том что, конструкция манипулятора значительно усложнена, за счет введения дополнительного гидроцилиндра, это в свою очередь понижает надежность манипулятора. Суть изобретения более подробно изложена в приложении 1. Схема манипулятора изображена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема манипулятора

       Также для улучшения условий работы оператора и повышения производительности таких машин, было разработан механизм позволяющий уменьшить килевую качку при работе. Данное изобретение описано в патенте  US 6654675(в приложении 1 приведена заявка на изобретение).На рисунке 3 представлена гидравлическая схема данного изобретения. Основное преимущества данного устройства состоит в том что, снижаются нагрузки на оператора в процессе движения и работы данной машины. Недостаток состоит в том что тратится дополнительная мощность на работу гидравлики. На рисунке 3 приведена гидравлическая схема данного изобретения.  Суть изобретения более подробно изложена в приложении 1.

  1.  Регулирующий клапан; 2,8 – линия; 3 – шток; 4 – гидроцилиндр;

5 – регулируемый гидронасос; 6 – блок управления; 7- помпа

9 – гидронасос ;10 - линия

Рисунок 3 – Гидравлическая схема

       Для наиболее эффективной работы машины при валке дерева  в патенте

US 6,289,957 предложено следующее - на головке ЗСУ установлен специальный датчик, который при начале падения дерева подает сигнал на блок управления и происходит автоматическое перемещения ЗСУ в обратную сторону от падения дерева. Это позволяет исключить участие человека в этом процессе и сделать машину более автматизированной, тем самым облегчив труд оператора. Схема ЗСУ  изображена на рисунке 4.Суть изобретения более подробно изложена в приложении 1.

Рисунок 4 – Схема ЗСУ

     Патенты US 4,823,852 и US 6,241,263 по содержанию наиболее близко подходят к теме данного патентного исследования. Суть данных изобретений  состоит в создании устройства позволяющего кабине производить самовыравнивание и принимать наиболее оптимальное положение в процессе работы. Основными преимуществами данных машин являются то  что, они способны работать на склонах, а также способность к самовыравниванию кабины положительно сказывается на условиях работы оператора. Основными недостатками является сложнота конструкции и дороговизна этих машин. Суть изобретения более подробно изложена в приложении 1. Схемы данных машин представлены на рисунках 5 и 6.

Рисунок 5 – Харвестор с самовыравнивающей кабиной

Рисунок 6 – Харвестор с самовыравнивающей кабиной

     Так же были рассмотрены и белорусские патенты. В патенте BY 8641

предложено усовершенствование ЗСУ ножевыми фрезами позволяющими производить окорку  и профилирование сечения вырабатываемого лесоматериала. Это позволяет облегчить труд оператора так практически любой дефект сечения можно исправить оцилиндровав сортимент и отпадает необходимость останавливать процесс раскряжевки для того чтобы выпилить сортименты меньшей длины из-за дефектов. Суть изобретения более подробно изложена в приложении 1.На рисунке 7 представлена схема харвесторной головки.  

Рисунок 7 – Харвесторная головка

     Проведенный патентный поиск не был ограничен представленными патентами, были так же найдены и другие патенты которые не вошли в данный раздел работы более подробно о них в приложении 2.

3 Литературный поиск, выбор принципиальной компоновочной схемы проектируемой машины

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1

              КП 00 00 00 00 ПЗ

Разраб.

Дмитрук А.С

Провер.

Голякевич С.А

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Голякевич С.А

    Литературный поиск, выбор принципиальной ко-мпоновочной схемы проек-тируемой машины

Лит.

Листов

7

БГТУ

207080512

          В Республике Беларусь в последние годы наиболее распространенной становиться  так называемая скандинавская технология заготовки леса (разработана в Швеции и Финляндии). Она подразумевает сортиментную лесозаготовку и предполагает применение мощной лесозаготовительной техники — харвестеров и форвардеров. Использование машиной заготовки древесины значительно увеличивает объем заготовки древесины.         Средняя производительность форвардеров при работе после харвестера - 12 кубических метров в час. Один комплекс «харвестер плюс форвардер» может заменить до 80 работающих на лесосеке по традиционной технологии. Объемы заготавливаемой древесины несопоставимы с ручным трудом - по традиционной технологии бригада из семи-восьми человек заготавливает 7-8 тысяч кубометров за год, а система машин «харвестер - форвардер», позволяет заготавливать до 60 тысяч и более. Производительность заготовки древесины на одного человека возрастает примерно в восемь раз.

Технология заготовки древесины на лесосеке при помощи специализированной техники в том числе харвесторов была описана  Матвейко А.П.  в учебном пособии для высших учебных заведений “Технология и машины лесосечных работ. – Мн.: Выш. шк., 1984. – 354 с.”. В этом пособии приведена сама технология заготовки и необходимая система машин. Расписаны этапы заготовки и необходимая техника на каждом этапе. В данном пособии была приведена классификация харвестеров. Приведены возможные компоновочные решения. “В зависимости от конструкции технологического оборудования харвестеры подразделяются на одно- и двухмодульные. Конструктивной особенностью одномодульных (грейферных) харвестеров (рисунок 3.1 а-ф, а'–л') является комбинированный валочно-сучкорезно-раскряжевочный модуль, монтируемый на рукояти манипулятора вылетом 4...12 м. Такая компоновка способствует сохранению подроста, исключает перехваты обрабатываемого дерева, обеспечивает выпиловку неограниченного количества длин сортиментов и выбор места их укладки. Двухмодульные (двухприемные) харвестеры оснащаются валочным модулем, установленным на манипуляторе и сучкорезно-раскряжевочным модулем (процессорным агрегатом), смонтированным на самоходном шасси (рисунок 3.1, м' – c'). Такие машины менее технологичны, но позволяют работать в лесонасаждениях с большим средним объемом хлыста. После спиливания и валки дерева, оно переносится для обрезки сучьев и раскряжевки в процессорный агрегат.

Возможность поворота процессорного агрегата в горизонтальной плоскости и двухсторонняя сброска выпиленных сортиментов позволяет формировать несколько пачек в пределах угла поворота (до 270), осуществляя предварительную сортировку лесоматериалов.”[3]

Рисунок 3.1 - Типы валочно-сучкорезно-раскряжевочных машин

Рисунок 3.1(продолжение рисунка) - Типы валочно-сучкорезно-раскряжевочных машин

Более подробно сама технология лесозаготовки была рассмотрена автором  Виногоров Г.К. в его книге “Технология лесозаготовок. – М.: Лесн. пром-сть, 1984. – с. 82 – 106.” В этой книге представлены технологии лесазоговки как ручным режущим инструментом с применением трелюющих тракторов, форвардоров для доставки сортиментов на верхний склад, так же описана технология заготовки круглых лесоматериалов при помощи харвесторов в связке с форвардорами.  Основное преимущество такой технологии состоит в более высокой производительности, так же имеет место снижение трудозатрат на производство 1 м3 круглых лесоматериалов.

В книге составленной группой авторов  Жуков А.В, и Федоренчик А.С., Коробкин В.А., Бычек А.Н. “Лесные машины "Беларус". – Мн.: БГТУ, 2001. – 149 с.” Рассмотрены лесазоготовительные машины выпущенные белорусским предприятием ОАО “МТЗ” на основе семейства трактором Беларус. В этом пособии приведены марки лесозаготовительной техники которые учувствуют во всех этапах лесозаготовки вплоть то штабелевки древесины на верхнем складе. В книге расписаны условия использования и

технические характеристики данной техники. Авторами рассмотрены преимущества и недостатки такой техники основным преимуществом данной

техники является дешевизна по сравнению со специализированной техникой и универсальность данных машин. Основные недостатки меньшая надежность и производительность.

       Также сортиментная заготовка с использованием машин была расмотена в книге Жуков А.В., Иевень И.К., Федоренчик А.С., Проворотов Ю.И.  “Заготовка сортиментов на лесосеке. – М.: Экология, 1993 – 310 с.” В этой книге так же как и в предыдущих рассмотрены варианты подбора систем машин к данной технологии лесозаготовки.  Описаны основные преимущества использования данных машин, а так  же целесообразность их использования.

         Технология лесозаготовки вплоть до обработки на нижнем складе была рассмотрена К.Ф. Гороховским и Н.В. Лившицем в книге “Машины и оборудование лесосечных и лесоскладских работ – М.: Экология, 1991, 528 с.’ . В этой книге более комплексно рассмотрен процесс заготовки и транспорта круглых лесоматериалов. Описано использованное оборудование для переработки древесины его преимущества и недостатки.

         Также при поиске была найдено учебное пособие Сюнева В.С. “Лесосечные машины в фокусе биоэнергетики: конструкции, проектирование, расчет”.  В этом учебном пособии приведена классификация лесосечных машин, рассмотрены конструкции машин и особенности их оборудования для выполнения технологических процессов лесозаготовительных производств с учетом их модернизации для побочного производства энергетической древесины.Изложены основы проектирования и расчета манипуляторных систем лесных машин, захватного и срезающего устройств рабочих органов харвестеров с учетом методик оптимального проектирования, а так же сучкорезно-протаскивающего механизма. Описаны особенности устройства, работы, приведены методики проектирования и расчета технологического оборудования для заготовки энергетической древесины: ножевых срезающих устройств, устройств для колки дров и рубительных установок. В этом пособии описаны конструкции современных харвестеров с самовыравнивающей поворотной кабиной.

      Были наидены компании выпускающие харвестеры с самовыравнивающей поворотной кабиной. Основными производители машин с такой компоновкой являются такие зарубежные фирмы как – CAT, Valmet, JOHN DEERE . Их основные выпускаемые машины заданной конструкции представлены на рисунках 3.2 – 3.5

Рисунок 3.2 – Харвестер CAT 550

Рисунок 3.3 – Харвестер Valmet 901.1

Рисунок 3.4 – Харвестер Valmet 941

Рисунок 3.5 – Харвестер JOHN DEERE 1470

     Технические характеристики  рассмотренных моделей машин приведены в приложении 3

        Также был найден белорусский аналог книги Сюнева В.С разработанный группой авторов Федоренчик, Турлай - учебное  пособие “Харвесторы”. В данном пособии так же описаны конструкции харвесторов их технологические особенности, также описана технология заготовки круглых лесоматериаов  при помощи харвесторов.

         По рассматриваемой технологии лесозаготовки и применяемой технике было наидена следующая книга:  Кочегаров В.Г., Бит Ю.А., Меньшиков В.Н. Технология и машины лесосечных работ.- М: Лесная промышленность, 1990. – 392с. В ней рассмотрены системы машин применяемые на лесосеках.

       В наиденых пособиях и книгах х были рассмотрены  конструкции машин с самовыравнивающей поворотной кабиной , пример такой машины приведен на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – Харвестер с самовыравнивающей поворотной кабиной

Такая  конструкция машин  по сравнению с другими  конструкциями  машин имеет ряд значительных преимуществ: более комфортные условия работы оператора, увеличен обзор оператора а знамит и рабочая зона машины , возможность работы машины на холмистой местности, увеличение проходимости  машины. На основании данных преимуществ рассмотренной машины было принято решение в данной работе спроектировать машину с самовыравнивающей поворотной кабиной.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1

              КП 00 00 00 00 ПЗ

Разраб.

Дмитрук А.С

Провер.

Голякевич С.А

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Голякевич С.А

Обоснование те-хнологии работы, схема разработки лесосеки и выбор системы машин

Лит.

Листов

5

БГТУ

207080512

4 Обоснование технологии работы, схема разработки лесосеки и выбор системы машин

Обоснование технологии работы

Правильное обоснование технологии  является важной задачей практической деятельности инженера-механика и технолога лесной промышленности, т.к. оказывает существенное влияние на текущие издержки производства, его прибыльность.

Технология - это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и определению состояния предмета труда. Она характеризуется совокупностью приемов и способов получения, обработки или переработки сырья, материалов или полуфабрикатов, последовательностью и местом их выполнения, составом применяемых орудий труда. В курсовой работе студенту следует учитывать, что технология, изучая техническую сторону процесса производства, не остается постоянной, ее непрерывное развитие вместе с научно-техническим прогрессом является необходимой предпосылкой совершенствования организации производства, планирования и управления предприятием. Поэтому он должен предусмотреть не только передовую технику и технологию, но и совершенные приемы и методы труда.

Лесосечные работы являются первой стадией (этапом) технологического процесса лесозаготовок и выполняются в сложных природно-производных условиях. Для успешного их проведения необходима надлежащая подготовка, отведенного в рубку, лесосечного фонда, своевременное и надлежащее материальное и техническое обслуживание основного производства. Поэтому структура лесосечных работ довольно сложная. В их состав входят подготовительные, основные лесосечные, вспомогательные и заключительные работы.

Подготовительные работы проводятся с целью создания необходимых условий для безопасной и высокопроизводительной работы на основных лесосечных работах. Подготовка лесосек к разработке обязательна и должна проводиться до ее начала в соответствии с планом подготовительных работ.

Основные лесосечные работы – это работы, в результате выполнения которых происходит заготовка древесины. Они выполняются комплексными лесозаготовительными бригадами только на подготовленных к рубке лесосеках в соответствии с технологической картой, составляемой на

разработку каждой лесосеки, отведенной в рубку. Состав работ и очередность их выполнения зависят от принятого технологического процесса лесосечных работ для данных конкретных природно-производственных условий.

Вспомогательные работы на лесосеке проводятся в ходе выполнения основных лесосечных работ и направлены на обеспечение бесперебойной работы машин, механизмов и рабочих, занятых на лесосечных работах.

Заключительные работы – это работы по очистке вырубленных лесосек от отходов лесозаготовок и являются обязательными. Выполняются они обычно рабочими комплексных лесозаготовительных бригад сразу после разработки лесосеки, а иногда и в процессе разработки.

В зависимости от вида вывозимой из леса древесины технологические процессы делятся на четыре группы: заготовка деревьев; заготовка хлыстов; заготовка сортиментов и заготовка щепы.

Как раньше, так и сейчас, выделяется преобладание хлыстовой технологии в Северной Америке и сортиментной технологии в скандинавских странах. Технология с заготовкой деревьев не получила распространения.

Традиционно названия технологий лесозаготовок «хлыстовая» и «сортиментная» связывается с видом вывозимой из леса древесины: хлыстов или сортиментов. Однако в современных условиях название технологии «хлыстовая» - значительной степени условно. Наиболее часто это название применяют, если в технологическом процессе присутствует операция трелевки деревьев. В дальнейшем же обработка этих деревьев может включать не только очистку от сучьев, но в ряде случаев раскряжевку и даже переработку деревьев целиком на щепу. Название «сортиментная» технология осталось в её традиционном значении и связано с заготовкой сортиментов у пня. В действительности же сортименты, как уже говорилось, могут заготавливаться на площадке у дороги, на промежуточном складе и т.д.

Технологии с трелевкой деревьев при лесосечных работах по-прежнему преобладают на лесозаготовках в США и Канаде, а сортиментная технология - в скандинавских странах и других странах Европы.

Сортиментная заготовка может производится при помощи бензопил и специализированных машин. В данной работе мы рассматриваем заготовку круглых лесоматериалов так как, такая заготовка имеет более высокую производительность, чем заготовка с применением бензопил.

Сортиментная заготовка при использовании системы машин «харвестер - форвардер», имеет ряд преимуществ за счет того что, эта технология меньше воздействует на окружающую среду. Основные аргументы следующие: меньшее количество машин в лесу обеспечивает меньшее уплотнение грунта, снижение повреждения корневой системы растущих деревьев, оставляемые в лесу порубочные остатки улучшают питание почвы, делают вырубленную лесосеку более привлекательной.

На основании этих преимуществ в данной работе для дальнейших расчетов была принята сортиментная заготовка круглых лесоматериалов при помощи специализированой техники.

Схема разработки лесосеки

К лесосечным работам относят валку деревьев, трелевку, очистку деревьев от сучьев, раскряжевку хлыстов, сортировку, штабелевку и погрузку. Совокупность этих операций, определенная последовательность технологических элементов и приемов работы, их взаимосвязь и влияние и образуют понятие — технологический процесс лесосечных работ. В результате лесосечных работ получают продукцию в виде деревьев, хлыстов, сортиментов и щепы(в данной работе сортименты). Начальным объектом труда в этом случае является лесосечный фонд, объединяющий лесосеки. Работы на лесосеке заканчиваются погрузкой сортиментов на подвижной состав лесовозных дорог.

При заготовке древесины возможны различные способы разработки лесосек. Каждый способ должен обеспечивать высокую производительность труда, максимальную выработку на механизмы, наименьшую себестоимость заготовки леса и лучшую сохранность подроста. Количество возможных сочетаний вариантов разработки лесосек и их элементов в виде схем и описаний делянок и пасек может быть очень большим. Для их анализа и изучения выделяют три основных уровня технологического процесса лесосечных работ: на уровне всей лесосеки, на уровне бригадной делянки и на уровне пасеки.

На первом уровне способы разработки лесосек отличаются схемами размещения лесовозных усов, трелевочных волоков и погрузочных пунктов, размерами и последовательностью разработки делянок и пасек.

На плане лесосеки обозначают делянки, пасеки, волоки, верхние лесосклады, направления и последовательность движения рабочих и машин, зоны безопасности, лесовозные усы и места размещения оборудования.

Основными собирающими путями заготовленного леса являются лесовозные усы. Их размещение зависит от размеров лесосеки, рельефа и почвенно-грунтовых условий, стоимости строительства и содержания усов, вида трелевочных средств и способа разработки делянок. Усы размещают внутри контура, по границе и вне лесосеки представлены на рисунке 4.1

а,б – тупиковые; в – кольцевая; г – с ответвлениями; д,е по границе вне лесосеки.

Рисунок 4.1 – Схемы прокладки усов

Их прокладывают по тупиковой схеме вдоль длинной или короткой стороны лесосеки, по кольцевой схеме или с ответвлениями. Посредине лесосек шириной 500 м прокладывают один тупиковый ус. При вывозке по лесовозным дорогам, не требующим больших затрат на строительство и содержание (например, по грунтовым или снежным), на лесосеках шириной 1000 м и более целесообразна прокладка двух и более тупиковых усов вдоль одной из сторон. Кольцевая схема предусматривает соединение двух тупиковых усов; ее применяют при вывозке по лесовозным дорогам, не требующим больших затрат на строительство и содержание в нашей стране не получила широкого распространения.

Устройство усов с ответвлениями позволяет отказаться от разъездов и разворотных петель у погрузочных пунктов; такие усы целесообразны на пересеченной местности, где затруднена прокладка двух параллельных усов. По границе устраивают усы на лесосеках шириной 100...250 м. При небольших размерах лесосеки и наличии дорог общего пользования или ранее построенных рядом с лесосекой верхний лесосклад и лесопогрузочный пункт можно расположить вне контура лесосеки. Транспортирование леса к нему осуществляют по магистральному волоку, проложенному на лесосеке и вне ее вместо лесовозного уса. При этом возможно устройство двух лесоскладов: одного на лесосеке после первой стадии трелевки, второго — у лесовозной дороги после второй стадии трелевки. На второй стадии трелевки целесообразна трелевка колесными тракторами.

Способы разработки делянок (второй технологический уровень) зависят от места размещения верхнего лесосклада или лесопогрузочного пункта и схем расположения трелевочных волоков. Лесовозный ус прокладывают обычно вдоль одной из сторон делянок. Это исключает переезды трелевочной машины через лесовозную дорогу. Положение лесопогрузочного пункта относительно делянки зависит от вида лесовозного транспорта и способа трелевки(подвоза).

Размеры делянок зависят от размера лесосеки и числа бригад на мастерском участке. Делянки располагают с одной стороны уса, ширина их зависит от числа усов и схемы их расположения. Ширину делянки принимают равной половине ширины лесосеки, если ус проходит посередине последней, и равной ширине лесосеки, если он проходит по ее краю. Длина делянки (или ее стороны вдоль уса) зависит от затрат на устройство верхних лесоскладов. При вывозке сортиментов устройство последних требует значительных затрат; их размещают на расстоянии 400...500 м друг от друга. При современной технологии длину бригадных делянок обычно принимают равной 200...300 м.

      Способы разработки пасек (третий технологический уровень) различаются шириной пасечных лент, последовательностью их освоения, направлениями валки деревьев и обрезки сучьев и движения вальщика или валочной машины. Ширина и длина пасек зависят: от размера деревьев на лесосеке, способов рубки и трелевки (деревья или хлысты, за комель или за вершину); типа и параметров технологического оборудования, применяемого на валке и трелевке; наличия подроста; почвенно-грунтовых условий; сезона; организации труда в лесосечной бригаде.

       Ширина пасек при валке деревьев бензопилами и трелевке тракторами с чокерным оборудованием назначается в зависимости от способа трелевки, места обрезки сучьев и почвенно-грунтовых условий. При средней длине дерева Н ширина пасеки В, включая волок, определяется по формуле

где а - угол между волоком и продольной осью хлыста.

       В зависимости от способа разработки В = 25...50 м. Длина пасек при параллельной схеме расположения волоков равна ширине делянки и может быть от 100 до 500 м.

      Пасекам придают правильную форму, обычно в виде прямоугольника. Эта форма удобна и для разбивки волоков и для последующей работы на пасеке. При пересеченном рельефе и трудных почвенно-грунтовых условиях это требование для пасек не обязательно.

        При машинной валке работа ведется на пасеках, ширина которых значительно меньше, чем ширина пасек при валке бензопилами. Харвестеры  оборудованием разрабатывают полосу шириной 12...15 м. Эти полосы называют не пасеками, а лентами. Их разрабатывают за один проход валочной машины, т. е. волока практически не образуется.

Выбор системы машин

       Исходя из природно-производственных условий для выполнения запроектированного технологического процесса лесосечных работ, могут быть применены разные системы машин и механизмов. Один и тот же технологический процесс лесосечных работ может быть реализован несколькими системами машин. Результат в каждом случае будет различным с точки зрения эффективности. Наиболее эффективной будет система машин, обеспечивающая наиболее высокую производительность труда и минимальные эксплуатационные или приведенные затраты.

Выбранная система машин должна соответствовать следующим требованиям:

  1.  иметь (предпочтительно) сходную базу (базовую машину);
  2.  иметь одинаковые или кратные производительности;
  3.  выполнять схожие технологические операции.

Поэтому, исходя из выше приведённых требований принимаем систему машин, включающую в себя следующие машины (таблица 4):

Таблица 4 – Система машин для работы на лесосеке

Сортименты

Наименование работ и технологических операций

Место, способ, условия выполнения

Марка машин и оборудования

Норма выработки на смену, м3

Производительность на смену, м3

Валка, обрезка от сучьев, раскряжовка

Лесосека,

Без корней,

Харвестер

81

85

Трелевка, подвоз на верхний склад

Лесосека,Безчокерная

Форвардер

81

85

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1

              КП 00 00 00 00 ПЗ

Разраб.

Дмитрук А.С

Провер.

Голякевич С.А

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Голякевич С.А

Оценка эксплуата-ционных свойств

Лит.

Листов

4

БГТУ

207080512

5 Оценка эксплуатационных свойств

5.1 Обоснование основных компоновочных параметров

        При проектировании харвестера в качестве базовой модели используется машина с колёсной формулой 8К8.

        Расположение кабины с технологическим оборудованием на технологическом модуле таково, что центр тяжести кабины с  колонной расположен вблизи оси заднего тандема, а, значит, центры тяжести кабины с колонной, стрелы и захватно-срезающего устройства с деревом должны быть расположены так,  чтобы оси были нагружены равномерно. Соотношение опорных реакций машины ограничивается допустимым коэффициентом неравномерности нагрузок [kн]=1.5. Таким образом, используя уравнения равновесия а также условие предельной неравномерности нагрузок осей, определим основные компоновочные размеры. Расчетная схема приведена на рисунке 5.1.1.

Рисунок 5.1.1 – Расчетная схема

где

Gtm - сила тяжести технологического модуля, (Gtm = ,Н);

Gem - сила тяжести энергетического модуля, (Gem = ,Н);

Gkk - сила тяжести кабины и колонны, (Gkk= ,Н);

Gct - сила тяжести стрелы, (Gct = ,Н);

Gzcy - сила тяжести ЗСУ, (Gzcy = ,Н);

lkk - расстояние от оси заднего тандема до центра тяжести кабины с колонной (lkk=0 ,м);

ltm - расстояние от оси заднего тандема до центра тяжести технологического модуля (ltm= ,м);

lem - расстояние от оси заднего тандема до центра тяжести энергетического модуля (lem= ,м);

lct - расстояние от оси заднего тандема до центра тяжести стрелы

(lct= ,м);

lRz - расстояние от оси заднего тандема до оси переднего тандема

(lRz= ,м);

lzcy - расстояние от оси заднего тандема до центра тяжести ЗСУ

(lzcy= ,м).

Для определения основных компоновочных размеров и нахождения нагрузок на оси составим уравнения равновесия системы и определим опорные реакции Rz, Rp:

где х – смещение центра тяжести (х = 0 до 1, м).

Расчеты были проведены в пакете MathCad и результаты приведены в таблице 5.1.2

5.2 Оценка проходимости

 5.3 Оценка маневренности

Маневренные свойства лесных колёсных машин имеют особенно важное значение при движении на ограниченных площадях и проездах, что в условиях лесной промышленности встречается часто. Для определения параметров маневренности, необходимой ширины проезда, величины маневренной площадки, длины фронта погрузки и выгрузки необходимым является расчёт параметров поворота.

Расчетная схема приведена на рисунке 5.3.1

Рисунок 5.3.1 – Расчетная схема

Теоретические радиусы поворота передней и задней полурам машины с шарнирно-сочленённой рамой определяется по формуле:

,     (     )

,     (     )

где R1 – радиус поворота передней полурамы, отнесённый к середине наружного колеса;

R2 – радиус поворота задней полурамы, отнесённый к середине наружного колеса;

– угол поворота полурам относительно вертикального шарнира (максимальное значение – 40º);

l1 – расстояние от передней оси до оси шарнира (l1=1,8 м);

l2 – расстояние от задней оси до оси шарнира (l2=2,2 м);

В1 – ширина колеи переднего модуля (В1=2,25 м);

В2 – ширина колеи заднего модуля (В2=2,25 м).

Результаты расчёта теоретического радиуса поворота для различных углов складывания полурам представлены в таблице 5.3.1.

 

Таблица 5.3.1 – Теоретические радиусы поворота

, град

R1, м

R2, м

0

-

-

5

46,9

46,9

10

24,0

24,0

15

16,3

16,3

20

12,5

12,4

25

10,2

10,1

30

8,6

8,5

35

7,5

7,4

40

6,7

6,5

Минимальный радиус поворота машины – 6,7 м, что является хорошим показателем для машин данного класса.

5.4 Оценка устойчивости

5.5 Оценка основных параметров технологического оборудования

 

К технологическому оборудованию харвестеров относятся: харвестерная головка, манипулятор. Основными параметрами технологического оборудования является: вылет манипулятора, времена связанные с обработкой ствола дерева, производительность чистого пиления.

Одним из параметров машины влияющих на производительность работы я является среднее время на наведение и доставку ЗСУ , которое можно определить по формуле:

               с                                   (5.5.1)

где R и r – максимальный и минимальный вылеты манипулятора харвестера ;

     vз.с.у. – скорость перемещения ЗСУ.

Как видно из формулы 5.5.1 при  заданном значении вылета манипулятора существенное влияние на время наведения и доставку ЗСУ оказывает скорость перемещения ЗСУ. В таблице 5.5.1 приведены значения t1 полученные при различных скоростях перемещения ЗСУ. Расчет проводился  в пакете MathCad.

Таблица 5.5.1 – Время наведения ЗСУ.

Скорость Vзсу, м/с

Время наведения ЗСУ, с

0,1

62,0

0,2

31,0

0,3

20,7

0,4

15,5

0,5

12,4

0,6

10,3

Как  видно  из таблицы  5.5.1 увеличение скорости  перемещения ЗСУ с 0,1 до 0,4 м/с происходит более значительно чем дальнейшее увлечение  скорости перемещение. Так же увеличение скорости перемещения ведет к усложнению конструкции машины и увеличение ее себестоимости. Наиболее оптимальность скоростью принимается скорость равная 0,4 м/с.

Также на время наведение ЗСУ на дерево оказывает влияние максимальный вылет манипулятора при его увеличении время наведения увеличивается (смотри таблицу 5.5.2). Расчет проводился  в пакете MathCad.

Таблица 5.5.2 – Время наведения ЗСУ.

Максимальный вылет манипулятора, м

Время наведения ЗСУ, с

5,8

12,1

6,2

12,6

6,6

13,2

7,0

13,8

7,4

14,3

7,8

14,9

8,2

15,5

8,6

16,1

9,0

16,7

9,4

17,3

9,8

17,9

10,2

18,5

Однако при уменьшении длины манипулятора происходит уменьшение рабочей площади машины, что в свою очередь ведет к увеличению переездов машины с одной технологической стоянки на другую. Рабочую площадь можно рассчитать по формуле:

   (5.5.2)

где А – рабочая площадь машины, м2;

ε – коэффициент, учитывающий использование максимального вылета стрелы манипулятора (ε = 0,8…0,93).

В таблице 5.5.3 приведены значения А полученные при различном максимальном вылете манипулятора . Расчет проводился  в пакете MathCad.

Таблица 5.5.3 – Рабочая площадь.

Максимальный вылет манипулятора, м

Рабочая площадь, м2

5,8

14,8

6,2

19,8

6,6

25,3

7,0

31,3

7,4

37,8

7,8

44,8

8,2

52,3

8,6

63,3

9,0

68,8

9,4

77,8

9,8

87,3

10,2

97,3

При увеличении максимального вылета манипулятора усложняется конструкция машины, увеличивается эксплуатационная масса, увеличивается требуемая мощность двигателя и расход топлива, уменьшается надежность манипулятора. Исходя из этих недостатков мы принимаем наиболее оптимальные параметры максимальный вылет манипулятора R = 8,2, м, максимальная скорость перемещения vзсу = 0,4, м/с, А = 52,3м2 в дальнейших расчетах А принимается равным 55м2.

Такие параметры машины позволяют уменьшить расходы на создание машины, повысить ее надежность и получить достаточно высокую производительность машины с высокими экономическими показателями.

Так же на производительность машины оказывает влияние время на зажим дерева харвестерным агрегатом, которое можно определяеть по формуле:

                                       с                                                (5.5.3)                        

где  Dх.а - величина раскрытия зажимных рычагов (Dх.а=0,7 м).;

       dз-  диаметра дерева в зоне зажима (dз=0,4 м);

       v3 - скорость  движения зажимных рычагов  .

Из формулы 5.5.3 видно что на время на зажим ствола дерева оказывает влияние только скорость  движения зажимных рычагов  v3. Время затрачиваемое на зажим дерева при различных скоростях движения зажимных рычагов  приведено в таблице 5.5.4 Расчет проводился  в пакете MathCad.

Таблица 5.5.4 – Время на зажим дерева харвестерным агрегатом.

Скорость  движения зажимных рычагов, м/с

Время на зажим дерева харвестерным агрегатом, с

0,10

3,0

0,15

2,0

0,20

1,5

0,25

1,2

0,30

1,0

0,35

0,9

0,40

0,8

Из таблицы 5.5.4 мы принимаем скорость движения зажимных рычагов равной 0,25, м/с, так как при увеличении скорости усложняется конструкция ЗСУ тем самым увеличивается ее стоимость и при этом время уменьшается не значительно.

Производительность чистого пиления существенно влияет на время валки и раскряжевки дерева, в свою очередь производительность чистого пиления зависит от  скорости надвигания в механизме пиления  это видно  из выражения:

                                   м2/с                                              (5.5.4)            

где u – скорость надвигания в механизме пиления, м/с.

           

Производительность чистого пиления при различных скоростях движения зажимных рычагов  приведено в таблице 5.5.5 Расчет проводился  в пакете MathCad.

Таблица 5.5.5 – производительность чистого пиления.

    Скорость надвигания в механизме пиления, м/с.

        Производительность чистого пиления,м2

0,10

0,031

0,15

0,047

0,20

0,063

0,25

0,079

0,30

0,094

0,35

0,110

0,40

0,126

Как видно из таблицы 5.5.5 при увеличении скорости надвигания в механизме пиления производительность чистого пиления возрастает что благоприятно сказывается на производительности машины, однако реализовать такие высокие скорости довольно проблематично. Вызвано это рядом факторов : сложната конструкции, высокое сопротивления ствола дерева пилению, повышенный износ цепи и шины, увеличения мощности на привод пильного механизма. На основании этих недостатков в работе принято следующее значение скорости u =0,2 м/с. Такое значение позволяет сохранить достаточную производительность и не приводит к большим экономическим затратам на производство машины.

Аналогично данным расчетам были проведены расчеты по определению оптимальных  значений следующих параметров:

       uн – средняя скорость протаскивания ствола без обрезки сучьев

(uн=1,3, м/с);

        ат – замедление при торможении протаскивания ствола, (ат =0,86 м/с2). полученные значения являются наиболее оптимальными при конструировании машины и расчете производительности и в дальнейшем будут использоваться в расчетах.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1

              КП 00 00 00 00 ПЗ

Разраб.

Дмитрук А.С

Провер.

Голякевич С.А

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Голякевич С.А

Определение производительности харвестора

Лит.

Листов

4

БГТУ

207080512

6 определение производительности харвестера

Производительность харвестера  может быть определена по формуле:

                                 , м3/ч                                     (6,1)

где Vст – средний объем хлыста, м3; tц – продолжительность цикла, с.

Для харвестеров манипуляторного действия:

                                 tц = t1 + t2 +t3 + t4 + t5 +t6,                        (6,2)

где t1 – время на наведение и доставку ЗСУ к дереву, с; t2 – время зажима рычагов харвестерного агрегата, с; t3 – время валки дерева, с; t4 – время обрезки сучьев, с; t5 – время на раскряжевку хлыста, с; t6 – время переезда от одной технологической стоянки к другой в расчете на одно дерево, с.

Среднее время на наведение и доставку ЗСУ можно определить по формуле:

                             с                               (6,3)

где R и r – максимальный и минимальный вылеты манипулятора харвестера (R=8,2 м; r=3,8 м);

     vз.с.у. – скорость перемещения ЗСУ(vз.с.у=0,4 м/с).

Время на зажим дерева харвестерным агрегатом определяется по формуле:

                                       с                                       (6,4)

где  Dх.а - величина раскрытия зажимных рычагов (Dх.а=0,7 м).;

       dз-  диаметра дерева в зоне зажима (dз=0,4 м);

       v3 - скорость  движения зажимных рычагов(0,2…0,3 м/с)  .

Время на валку одного дерева определяется по формуле:

                                        с                                        (6,5)

где dп – средний диаметр в плоскости спиливания, м;

     Ппил. – производительность чистого пиления, м2/с;

      kп – коэффициент, учитывающий затраты времени на падение дерева

(kп = 1,4…2,0);

     2 – коэффициент, учитывающий использование производительности чистого пиления (2 = 0,5…0,75).

Производительность чистого пиления определяют из выражения

                                   м2/с                                  (6,6)

где u – скорость надвигания в механизме пиления, м/с (0,1…0,25 м/с).

.

           Подставим полученные значения в формулу 6,5 определим время на

валку одного дерева:

Время, затрачиваемое на обрезку сучьев, вычисляется по формуле:

                            с                               (6,7)

где Н – высота спиленного дерева(Н=25,м);

      k – коэффициент, учитывающий длину бессучковой зоны до начала кроны дерева (k = 0,2);

     k1 – коэффициент, учитывающий какую часть пути проходит харвестерный агрегат во время падения дерева (k1 = 1);

    Нв – длина вершинки (Нв = 2,м);

    uн – средняя скорость протаскивания ствола без обрезки сучьев,

(uн=1,3, м/с);

    u0 – средняя скорость протаскивания ствола во время обрезки сучьев, м/с (u0[0,6…0,8] uн).

Время раскряжевки ствола определяется по формуле:

                                 с                                 (6,8)

где dср – средний диаметр пропил(dср =0,2,м);

     nр – число пропилов (nр =4);

      ат – замедление при торможении протаскивания ствола, м/с2.

В свою очередь

                                                                       (6,9)

где LT – средний путь торможения харвестерного агрегата перед остановкой хлыста для выполнения пропила (LT = 0,3…0,9 м);

                                                 

Подставим полученные значения в формулу  6,8:

Время переезда между технологическими стоянками на одно дерево составит

                                     c                               (6,10)

где Lп – расстояние между смежными стоянками машины (Lп =4,4, м);

      vм – средняя скорость перемещения харвестера по лесосеке (vм 0,2  м/с);

     n – количество деревьев обрабатываемых с одной стоянки .

При сплошных рубках расстояние переезда между технологическими стоянками определяется как

Lп = R – r,

а при несплошных рубках – Lп r.

Количество деревьев, спиливаемых с одной стоянки

                                                                                       (6,11)

где Vc – суммарный объем древесины срезаемой с одной стоянки, м3;

     Vст – объём  одного ствола, м3:

                                     м3                                  (6,12)

где A – площадь лесосеки, обрабатываемая с одной технологической стоянки(A =55, м2);

     Qга – запас на 1 га, м3 (Qга 200 м3/га);

      i – интенсивность рубки, % (при сплошных рубках i = 100%).

 

Подставив в формулу 6,11 найденное значение получим:

Подставив в формулу 6,10 найденное значение получим:

Подставив в формулу 6,1 найденные значение времен получим:

Производительность машины в смену м3/смену

                        Псм = (Т – tр)·Пр,                              (6,14)

где Т – продолжительность рабочей смены, ч;

      tр – регламентируемые простои, ч: tр = 1,45 ч в смену.

Псм = (8 – 1,45)·16,2=106,4 м3/смену

Предварительная уборка кустарника, валежника, а при сплошных рубках и маломерных деревьев (d1,3 ≤ 13 см), которые заготавливают в первый прием иными системами машин (бензопила – малогабаритный трактор), позволяет увеличить производительность харвестеров до 5…23 % за счет улучшения условий труда и увеличения среднего объема дерева.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28675. Основные положения Конституции РСФСР 1918 г. Политическая система. Система органов власти и управления 12.33 KB
  Основные положения Конституции РСФСР 1918 г. Конституция РСФСР состояла из шести разделов: 1. Общие положения Конституции РСФСР. О гербе и флаге РСФСР.
28676. Политика «военного коммунизма», ее сущность, содержание. Продразверстка. Всеобщая трудовая повинность 13.36 KB
  й чрезвычайных мер управления эккой харных для периода Гражданской войны. Поскольку жесткая система контроля и распредя основывалась на уравнительном распреди для трудящихся она получила название коммунизма а поскольку система возникла как чрезвычайная мера в период войны название военного коммунизма. С окончанием Гражданской войны он был отменен.
28677. Перестройка государственного аппарата в годы гражданской войны и иностранной военной интервенции. Совет рабочей и крестьянской обороны 13.45 KB
  В перерывах между съездами Советов высшим органом власти являлся ВЦИК. был установлен сессионный порядок работы ВЦИК. С сессионным порядком работы ВЦИК изменился и харер деятти его Президиума: он был наделен правом руководить заседаниями ВЦИК наблюдать за выпем его постановлений назначать наркомов инструктировать центральные и местные органы отменять постановления СНК и др. Президиум ВЦИК был наделен законодательными полномочиями.
28678. Военно-политический и хозяйственный союз республик в годы гражданской войны -и иностранной военной интервенции (1918- 1920 гг.) 12.25 KB
  Военнополитический и хозяйственный союз республик в годы гражданской войны и иностранной военной интервенции 1918 1920 гг. ознаменовался рождением Российской Советской Федеративной Социалистической Республики. На первом этапе на территории бывшей царской России возникли автономные республики территориальные автономии с учетом национального состава населения появились суверенные Советские республики. Второй этап объединительного движения народов советских республик связан с периодом гражданской войны и иностранной военной интервенции...
28679. Переход Советского государства к новой экономической политике, ее сущность Совершенствование государственного аппарата и законодательства в период перехода к НЭПу 13.46 KB
  Переход Советского государства к новой экономической политике ее сущность Совершенствование государственного аппарата и законодательства в период перехода к НЭПу. X съезд Коммунистической партии принял решение о переходе от продразверстки к продналогу и о переходе к новой экономической политике нэпу. Переход к новой эккой политике означал отказ от методов военного коммунизма. предполагалось начать выпуск новой валюты.
28680. Судебная реформа 1922 г. и создание единой судебной системы. Упразднение чрезвычайных судебных органов. Создание прокуратуры и адвокатуры 13.61 KB
  ВЦИК утвердил Положение о судоустройстве РСФСР положившее начало новой судебной реформе. Положение вводилось в действие на всей терории РСФСР с 1 января 1923 г. Данным нормативным актом создавалась единая судебная система: народный суд в составе постоянного народного судьи; народный суд в составе постоянного народного судьи и 2ух народных заседателей; губернский суд; Верховный суд РСФСР и его коллегии. Параллельно с единой системой народных судов РСФСР действовали специальные суды: военные трибуналы военнотранспортные трибуналы...
28681. Развитие законодательства и его кодификация в 1922 г. Кодексы законов о труде, земле, гражданский и уголовный кодексы 1922 г. 14.06 KB
  ГК РСФСР состоял из 4 разделов: общ. ЗК РСФСР состоял из Оснх положений и 3 частей: о трудовом землепользи о городских землях и госных земельных имвах о землеустройстве и переселении. Кодекс закрепил отмену частной собствти на землю недра воды и леса в пределах РСФСР. КЗоТ РСФСР сост.
28682. Национально-государственное размежевание в Средней Азии и образование новых советских социалистических республик 12.23 KB
  Первыми субъектами СССР были четыре союзные республики: РСФСР УССР БССР и ЗСФСР. В дальнейшем СССР пополнялся новыми субъектами. На первом этапе развития Союза ССР происходило национальногосударственное размежевание в Средней Азии на территории Туркестанской АССР входившей в состав РСФСР и двух самостоятельных государств Хорезмской и Бухарской народных советских республик. были приняты декларации об образовании Узбекской ССР и Туркменской ССР.
28683. Образование СССР. Договор и Декларация об образовании СССР, их правовые основы 13.48 KB
  Образование СССР. Договор и Декларация об образовании СССР их правовые основы. Образование СССР определяется след. предпосылкой образования СССР было существование в республиках аналогичного режима диктатуры пролетариата.