3507

5

После выбора схемы разработки лесосек необходимо выбрать наилучший вариант размещения лесовозных усов.

При известных значениях объема трелюемой пачки можно найти такое значение среднего расстояния трелевки, при котором одновременно были бы минимальными приведенные затраты на строительство усов и эксплуатационные затраты на трелевку древесины. Однако это отдельная задача, которую лучше включить в специальную часть курсового проекта. Для учебных целей, из-за ограниченности учебного времени, рекомендуется (для выбранных размеров лесосек) найти такое расстояние между погрузочными площадками

(вп ), при котором среднее расстояние трелевки было бы близким к 300 м. Чтобы выполнить это условие, ус лесовозной дороги размещают:

−при глубине лесосеки Q > 500 м – по середине или по обоим краям лесосеки;

−при глубине лесосеки Q ≤ 500 м – по одной из ее сторон.

Расстояние между погрузочными площадками во всех случаях определяют по формуле

Полученное значение вп окончательно принимают таким, чтобы отношение ширины лесосеки в к расстоянию вп имело целочисленные значения.

2.2 Определение производительности бензиномоторных пил

Производительность бензиномоторных пил в смену рассчитывается по формуле

где Тс – время смены, сек; ϕв – коэффициент использования времени смены; Vx – объем хлыста, м3;

tц – время обработки одного дерева, с.

В зависимости от среднего объема хлыста можно принять значение коэффициента использования времени смен по табл. 4.

6

Время обработки одного дерева можно представить в виде составляю-

щих

где t1 – время на подготовку рабочего места – удаление подлеска, утапты-

вание снега зимой и т.д.;

t2 – время, затрачиваемое на спиливание дерева с учетом выполнения

подпила;

t3 – время на переход от подпила к спиливанию, принимается в преде-

лах 3…5 с;

t4 – время падения дерева и отход от него, принимается в пределах

5…10 с;

t5 – время на переход от одного дерева к другому.

Таблица 4

Значение коэффициента использования времени смен в зависимости от объема хлыста

Время на подготовку рабочего места t1 зависит от состояния площади,

и его рекомендуется принимать на незахламленной лесосеке с небольшим количеством подлеска с, а с учетом расчистки снега – t1 = 5K10 с.

Время, затрачиваемое на спиливание дерева, с учетом подпила t2 , определяется по формуле

где d – средний диаметр дерева в месте его спиливания, который берется для дерева со средним объемом хлыста, м;

Knn – коэффициент увеличения площади спиливания за счет подпила

(принимается равным 1,15…1,25); Пчп – производительность чистого пиления, м2/с, которая по техниче-

ской характеристике современных бензиномоторных пил устанавливается в пределах 0,006…0,014 м2/с;

ϕчп – коэффициент использования производительности чистого пиления (принимается при валке (ϕчп = 0,6).

Время на переход от одного дерева к другому t5 зависит от количества обрабатываемых деревьев, размещенных на единице площади

где vв – скорость перемещения вальщика, которая принимается в пределах 1,0…1,5 м/с;

Kn – коэффициент, учитывающий условия перехода вальщика с учетом

обхода встречающихся на пути деревьев и визуального поиска отмеченных в рубку деревьев, принимается в пределах 1,25…1,5;

Kвр – коэффициент, учитывающий вид рубки и соответствующее уд-

линение пути перехода, принимаемой равной при осветлениях – 1,8…2,2, при прочистках – 2,5…3,5, при прореживаниях – 3,8…4,2, при проходных рубках – 5,0…6,0;

ng – количество деревьев, отведенных в рубки, которое в зависимости

от видов и очередности рубок, условий проведений, породного состава, колеблется в широких пределах и составляет при осветлениях – 1000…3000, при прочистках – 400…1000, при прореживаниях – 200…500 и при проходных рубках – 80…300, главного пользования

Производительность моторных инструментов при обрезке сучьев можно определить по формуле

где Fc – суммарная площадь среза сучьев на одном дереве, которая выбирается в пределах Fc = 0,035K0,17 м2;

Пчп – определяется, как и при валке.

Производительность бензиномоторных пил на раскряжевке определяется по всем приведенным выражениям, где

tц = t1 + t2 ,

где t1 – время, затрачиваемое на выполнение всех резов, с;

t2 – время, затрачиваемое на переход от одного реза к другому, с. Время, затрачиваемое на выполнение всех резов, определяется

где п – число резов, выполняемых при раскряжевке хлыстов.

где lxл и lс – среднее значение хлыста и сортимента, м (берут из задания). Время на переход определяется:

где l ≈ lxл ;

V– скорость моториста, 1,0-1,5 м/с.

2.3Определение производительности лесозаготовительных машин

Сменная производительность (м3/смена) любой лесозаготовительной машины, механизма или единицы оборудования, в общем случае, может быть определена по формуле

где Т0 – продолжительность рабочей смены, с (или мин.), в зависимости от

того, по какому режиму работает предприятие – пятиили шестидневной рабочей неделе: 28800 с (480 мин) или 25200 с (420 мин);

tп.з. – подготовительно-заключительное время, расходуемое на подго-

товку машины к работе (профилактика, смазка) в начале смены и подготовку к стоянке до следующей смены (слить воду из системы охлаждения, профилактика, ежедневный уход), с (мин.) (табл. 5); ϕв – коэффициент использования рабочего времени смены; (для учеб-

ных расчетов, см. табл. 5);

tц – среднее значение продолжительности обработки единицы предме-

та труда, с (мин.). Оно зависит от типа машин и вида операций, которые она выполняет;

V ( ) – объемный показатель единицы предмета труда для данной ма-

шины, механизма или единицы оборудования, м3 (для валочных, ва- лочно-пакетирующих, валочно-трелевочных машин – это средний объем хлыста Vхл , для трелевочных тракторов объем трелюемой пачки –

Vn и т.д.).

Значение объема трелюемой пачки по известному усилию на крюке Fкр или касательной силе тяги движителя Fк определяются по формулам:

– для трелевочных средств на гусеничной базе

где Fкр , Fк – сила тяги на крюке или касательная сила тяги (для колесных

трелевочных тракторов) соответственно, Н; из технической характеристики: в грузовом направлении на II(III) передачи, в холостом на III(IV);

G – сила тяжести трелевочного средства, кН; там же;

W0 – основное удельное сопротивление движению трелевочного сред-

ства по волоку, Н/кН; зависит от почвенно-грунтовых и гидрологических условий на лесосеке; среднее значение для зимних и летних условий [1];

10

i – уклон трелевочного волока, ‰; принято, что 1 ‰ уклона эквивалента 1H/кН дополнительно сопротивления движению; значение уклона принимается студентом из сведений о характеристике района проектирования, причем в формулу следует подставить алгебраическое значение (при движении на подъем со знаком «+», на спуск – «–»);

k – коэффициент распределения нагрузки от силы тяжести трелюемой пачки между грузоформирующим устройством на трелевочном средстве и грунтом волока (при трелевке в полупогруженном положении) или полуприцепом (при трелевке в полностью погруженном положении); принимается по справочным данным [1];

Wв – удельное сопротивление движению волочащейся части по грунту,

Н/кН; принимается по справочным данным [1]; β – доля силы тяжести кроны деревьев от общей силы тяжести тре-

люемой пачки; зависит от породы и сучковатости деревьев в насаждении и выбирается из следующего диапазона: 0,15-0,35 (при трелевке хлыстов β = 0 );

γ – объемная масса (плотность) трелюемой древесины, Т/м3; зависит от

породы и влажности древесины и находится в диапазоне 0,-0,92; g – ускорение свободного падения, м/с2.

Полученное значение объема трелюемой пачки необходимо проверить по условию возможности перемещения без пробуксовки (особенно для колесных тракторов), по допускаемой нагрузке на ходовую часть трелевочного трактора (преимущественно при трелевке за комли) и по тяговому усилию лебедки (для тракторов с собирающим канатом).

При проверке движителя трелевочного средства по сцеплению: а) определяют силу тяги по сцеплению (Н) по формуле

где µ – коэффициент сцепления движителя трелевочного средства с грун-

том; зависит от характера и состояния поверхности, по которой перемещается транспортное средство и принимается по следующим рекомендациям:

Значения Fсц получают в H;

б) для гусеничных тракторов находят значения силы тяги на крюке по условиям сцепления (движения без пробуксовки)

11

в) подставляют в расчетные формулы вместо Fкр по паспортной характеристике (для гусеничных движителей) и Fк (для колесных движителей); Fкр′ или Fсц соответственно, и определяют значениеVn′, отвечающее усло-

вию Fсц ≥ Fк .

г) полученное значение сравнивают с предыдущим и для дальнейших расчетов принимают наименьшее из них.

Если трелевка производится за комли, то определив значение Vn′′ по формуле

сравнивают его со значением, полученным ранее, и для дальнейших расчетов берут наименьшее значение.

Точно так же поступают при проверке объема трелюемой пачки по тяговому усилию лебедки (для тракторов с собирающим канатом), предварительно вычислив

В последних формулах

qт – допускаемая нагрузка на ходовую часть движителя трелевочного

средства, кН; из технической характеристики; Fл – тяговое усилие лебедки трактора, Н; то же.

В общем случае, из четырех полученных значений принимают наименьшее, т.е.

Vn = min{Vn0,Vn′,Vn′′,Vn′′′}.

Программа для ЭВМ расчета объема пачки приведена в приложении 1. Расчетные формулы и рекомендуемые значения продолжительности

элементов цикла дня: 1) ВТМ в режиме

а) валка – пакетирование – трелевка (с/дерево).

−движение машины с погрузочной площадки на первую технологическую стоянку

12

−наведение захватно-срезающего устройства на дерево и его захват

−перемещение машины к очередному дереву или на следующую технологическую стоянку

− движение машины с пачкой на погрузочную площадку

− выгрузка пачки

б) в режиме валка-пакетирование

t1,t7 ,t8 = 0.

2)а) трелевочные тракторы с манипулятором (с/дерево)

−движение трактора с погрузочной площадки на первую технологическую стоянку, и обратно. Определяются из предыдущего выражения t1 и t7 .

−формирование пачки полного объема

13

t2 = (50K54)Vхл ,

Vn

−перемещение от первой технологической стоянки до последней при формировании пачки

− выгрузка пачки

t4 = (25K32)Vхл .

Vn

б) трелевочным трактором с паховым захватом (мин/рейс)

−движение с погрузочной площадки на первую технологическую площадку

− захват пачки

− движение на погрузочную площадку

− выгрузка пачки

t3 = 0,5K0,8.

3)При механизированном способе заготовки древесины (мин)

−для всех машин продолжительность движения с погрузочной площадки на лесосеку и обратно определяется:

− формирование пачки полного объема: а) тракторы с собирающим канатом

14

б) тракторы с манипулятором

в) канатные установки

t2 = aVn

− выгрузка пачки

а) t4 = c + 0,06 Vn + 0,5Vn ,

Vxл

б) t4 = 0,5K0,8, в) t4 = в + cVn ,

В вышеприведенных выражениях приняты следующие обозначения: Vхл – средний объем хлыста на лесосеке, отведенный в рубку, м3 (по

индивидуальному заданию);

Vn – объем трелюемой в заданных природно-производственных усло-

виях пачки, м3; определяется расчетом по изложенной выше методике; dcp – средний диаметр дерева в плоскости спиливания, м; находят из

таблиц объемов хлыстов при известных объеме хлыста, высоте древостоя по преобладающей породе и бонитету насаждения с учетом коэффициента перевода от диаметра на высоте груди к диаметру в плоскости спиливания; Пчп – производительность чистого пиления при срезании деревьев

цепными пильными аппаратами, м2/с; зависит от конструкции и параметров срезающего устройства и диаметра спиливаемого дерева; для учебных расчетов следует принимать из диапазона 0,02-0,03 м2/с;

Qга – средний ликвидный запас древесины на 1 га площади лесосеки,

м3/га (по заданию);

Vм – средняя скорость перемещения лесозаготовительной машины с

грузоформирующим устройством или трелевочного трактора от первой до последней технологической стоянки в процессе набора пачки полного объема (скорость перемещения лесозаготовительной машины без грузоформирующего устройства между соседними технологическими стоянками), м/с; исходя из того, что в процессе формирования пачки ее объем дискретно изменяется от 0 до Vmax , скорость Vм определяется

как среднеарифметическое значение скоростей базовой машины на II и III передачах (из технической характеристики) [1];