Обзор машин и механизмов для хлыстовой лесозаготовки.

Классификация технологических процессов лесосечных работ.

Виды получаемой или заготавливаемой лесопродукции.

Древесное сырьё — поваленные деревья, хлысты, круглые и колотые лесоматериалы, кроме используемых без переработки, пнёвая и измельчённая древесина, а также отходы лесозаготовок, лесопиления и деревообработки, предназначенные для переработки или использования в качестве топлива. С лесосеки древесное сырьё вывозится на лесопромышленный склад, где, кроме хранения, может подвергаться первичной обработке. Там же перерабатываются образующиеся на складе древесные отходы.

Под первичной обработкой древесного сырья подразумевается механическая обработка деревьев, хлыстов и круглых лесоматериалов, включающая очистку деревьев от сучьев, раскряжёвку хлыстов и долготья, сортировку круглых лесоматериалов и удаление гнили, а также отделение древесной зелени и окорку.

Первичной переработкой древесного сырья называется механическая переработка отдельных её видов, включающая распиловку, раскалывание и измельчение.

Хлыст — очищенный от сучьев ствол поваленного дерева без отделённых от него прикорневой части и вершины. Прямо на лесосеке, либо на складе или деревообрабатывающем предприятии хлыст подвергается разметке и раскряжёвке — поперечному делению на сортименты и (или) долготьё, поштучно или в пачке.

Сортимент — лесоматериал установленного назначения;

деловые сортименты — это сортименты, кроме дров, предназначенные для промышленной переработки или непосредственного использования, а также для технологического щепа.

Деловая древесина — круглые и колотые лесоматериалы, кроме дров и древесины, непригодной для промышленной переработки, а также пнёвый осмол и технологическая щепа.

Корьё — кора, предназначенная для промышленного использования, в том числе:

дубильное корьё — для изготовления дубильных экстрактов и

пробочное корьё — для изготовления укупорочных пробок.

Пнёвая древесина — прикорневая часть и корни дерева, предназначенные для промышленной переработки (в том числе пнёвый осмол, см. ниже), или в качестве топлива.

Каповая древесина — наросты (капы и суве́лина стволах, ветвях и корнях лиственных и хвойных деревьев, используемые в промышленности и художественных промыслах.

Валка леса:

Валка леса одна из операций лесозаготовительного процесса. Заготовка деловой и дровяной древесины начинается с валки деревьев. В. л. предшествуют подготовительные работы: строятся подъездные пути лесовозной дороги, оборудуется погрузочный пункт, прокладываются волоки для подвозки (трелёвки) древесины, лесосеки разбиваются на отдельные делянки. Для безопасности условий труда лесосеки расчищают от сухостойных и зависших деревьев. Наиболее передовой и распространённой формой организации лесосечных работ является малая комплексная бригада, выполняющая, кроме В. л., трелёвку древесины к лесовозной дороге, а иногда и обрезку сучьев. Погрузка древесины на подвижной состав выделяется, как правило, в самостоятельную операцию.

Способы валка леса машинами манипуляторного типа:

Способ включает валку деревьев, обрезку сучьев, раскряжевку и размещение пачек под углом к волоку. Валку деревьев, расположенных перед машиной и за машиной, осуществляют вершинной частью дерева на волок. Комлевую часть дерева, не приземляя, манипулятором машины переносят к месту раскряжевки и укладки сортиментов на границе волока, оставляя деревья на волоке под углом к его продольной оси и размещая вершинами (комлями) в противоположных направлениях, перед и за машиной, при валке деревьев одновременно направляя их под углом относительно друг друга. Вершинные части после обрезки размещают в зоне волока, ориентируя комлями в противоположных направлениях и крестообразно. Сортименты после раскряжевки размещают вразнокомелицу и под углом друг над другом в пачках на границах волока. Способ позволит повысить производительность заготовки сортиментов, обеспечит сохранение подроста и снижение воздействия машин на лесную почву.

Изобретение относится к лесной промышленности и лесному хозяйству и может быть использовано для заготовки сортиментов и сохранения подроста.

Известны следующие схемы разработки лесосек, обеспечивающие сохранение подроста при сортиментной заготовке машинами манипуляторного типа: с размещением волока на середине пасеки, с заездом харвестера на полупасеки, со вспомогательным коридором, с импровизированным волоком.

Разработка пасеки при размещении волока на ее середине осуществляется следующим образом. Обе полупасеки разрабатываются одновременно с волоком. Деревья спиливают и валят перпендикулярно волоку, но с учетом расположения групп подроста и молодняка хозяйственно ценных пород. Ширина пасеки при этой технологии составляет два эффективных вылета манипулятора харвестера.

Этот способ имеет следующие недостатки:

- не обеспечивается достаточная сохранность подроста вследствие его повреждения вершиной сваленного дерева,

- повреждение и уплотнение почвы на волоке вследствие размещения не достаточного количества порубочных остатков.

Разработка лесосек с заездом харвестера на полупасеки реализуется по следующей технологии. Посередине пасеки с увеличенной до четырех эффективных вылетов манипулятора шириной размещается волок. Шаг примыкания заездов к волоку с каждой его стороны составляет около четырех эффективных вылетов манипулятора. Заезды выполняются по дуге и на смежных полупасеках смещены на половину шага примыкания.

Недостатком этого способа является пониженная производительность в связи с затратами времени на заезды.

При разработке лесосек по схеме со вспомогательным коридором во вспомогательном коридоре работает только харвестер(рис 1.). Форвадер (рис 2.)работает на волоках, удаленных друг от друга на расстояние примерно 3,5 эффективных вылета манипулятора. При работе харвестера пакеты сортиментов укладываются на максимальном удалении от машины.

Рис 1. Харвестер.

Рис 2. Форвадер

Недостатком этого способа является пониженная производительность в связи с затратами времени на пакетирование сортиментов.

В основе технологии разработки пасеки по схеме с импровизированным волоком лежит возможность использования харвестера при работе в трех режимах. Вначале разрубаются смежные пасечные волоки, отстоящие друг от друга на расстоянии эффективных вылетов манипулятора, и прилегающие ленты, досягаемые для манипулятора харвестера. Работа при этом ведется по полному циклу. Затем харвестер переходит для работы на оставленную между волоками полосу леса. Перемещаясь по центру этой полосы, харвестер осуществляет направленную валку деревьев, назначенных в рубку, под прямым углом к волоку вершиной в направлении ближайшего из волоков. Обрезка сучьев и раскряжевка поваленных деревьев осуществляются во время следующего прохода харвестера по разрубленным волокам. Обрезка сучьев производится при этом за вершину, а раскряжевка хлыста после перехвата его харвестерным агрегатом - за комель.

Недостатком этого способа является пониженная производительность в связи с работой харвестера по неполному циклу.

Наиболее близким к заявляемому изобретению техническим решением является способ машинной заготовки древесины, заключающийся в том, что при пакетировании деревьев валочно-пакетирующей машиной вершинные части их размещают на противолежащих границах волока, комлевые части - в центральной зоне последнего. Укладку двух последующих после первой сформированной пачки производят при параллельной ориентации их продольных осей и под углом α к продольной оси первой пачки с расположением вершинной части первой пачки и двух последующих за ней на противолежащих границах волока. Следующие группы пачек деревьев за последними из указанных формируют в последовательности чередования, соответствующей укладке первой из названных и двух последующих за ней пачек. Направление движения сучкорезной машины по волоку челночно относительно движения первой из названных машин. Сучкорезная машина производит формирование пачек полухлыстов (хлыстов) или сортиментов с ориентацией продольных осей пачек под острым углом β к оси волока и противоположно углу α ориентации осей пачек деревьев к оси волока при последовательности чередования формируемых пачек полухлыстов (хлыстов) или сортиментов аналогично чередованию на волоке групп пачек деревьев. Последующий переезд по волоку трелевочной или погрузочно-транспортной машины производят со стороны границы волока, на которую были ориентированы вершинные части параллельных пачек деревьев, последовательно спакетированных валочно-пакетирующей машиной, при этом образуемый сучкорезной машиной вал сучьев (вершин) сориентирован на последнюю из указанных границ волока.

Недостатки этого способа заключаются в следующем:

- не обеспечивается сохранение подроста при валке деревьев вследствие повреждения подроста вершинами сваленных деревьев,

- укрепление волока порубочными остатками обеспечивается только на границе; центральная часть волока, по которой перемещаются валочно-пакетирующая и сучкорезная (сучкорезно-раскряжевочная) машины, уплотняется.

Техническим результатом является повышение производительности машины для заготовки сортиментов, минимизация повреждений подроста, а также снижение воздействия машин на лесную почву.

Указанный технический результат достигается тем, что валка деревьев осуществляется вершиной на волок; причем осуществляется валка деревьев, стоящих как перед машиной, так и за ней; комлевая часть дерева при валке не приземляется и манипулятором машины поднимается над землей; после валки поднятая над землей комлевая часть дерева переносится к месту раскряжевки и укладки сортиментов на границе волока; при этом поваленные деревья оставляют на волоке под углом к его продольной оси и размещают вершинами (комлями) в противоположных направлениях под углом друг к другу при валке деревьев перед и за машиной; после обрезки вершины поваленных деревьев оставляют на волоке и размещают комлями в противоположных направлениях и крестообразно; получаемые при раскряжевке сортименты размещают в пачках на границах волока вразнокомелицу и под углом друг над другом.

Заготовка сортиментов осуществляется следующим образом. Машина для заготовки сортиментов двигается по разрубаемому ей пасечному волоку по стрелке А и валит стоящие на пасеке деревья под углом α к волоку. Величина угла α зависит от расположения деревьев относительно волока. Угол α должен обеспечивать направленную валку дерева вершиной на волок. Кроме того, при валке комлевая часть дерева не приземляется и поднимается над землей манипулятором машины. Причем с одной рабочей позиции осуществляется валка деревьев, расположенных как перед машиной, так и за машиной. При валке деревьев, стоящих за машиной, вершина также размещается на части волока, расположенной за машиной. Вершина сваленного дерева, которое стояло перед машиной, располагается на волоке перед машиной.

После валки манипулятором машины поднятая над землей комлевая часть сваленного дерева переносится к волоку по стрелке В таким образом, что дерево располагается под углом β к волоку. При валке деревьев машиной для заготовки древесины на новой рабочей позиции величина угла β зависит от размещения куртин подроста 6 и обеспечивает расположение сортиментов за их пределами. В случае наличия на данной рабочей позиции пачек сортиментов угол β обеспечивает компактное размещение сортиментов 7 в небольших пачках за счет укладки сортиментов под углом друг над другом. В том случае, если переноса комлевой части сваленного дерева по направлению к волоку не достаточно для размещения сортиментов за пределами куртин подроста или в имеющейся на данной рабочей позиции пачке, осуществляется подтаскивание дерева вдоль волока.

Затем выполняется обрезка сучьев и раскряжевка, а получаемые сортименты и оставляемая на волоке вершина располагаются под углом β к волоку. При этом сортименты, получаемые при раскряжевке дерева, сваленного вершиной на расположенную за машиной часть волока, размещаются под острым углом β к волоку. При раскряжевке дерева, сваленного вершиной на волок перед машиной, сортименты размещаются под тупым углом β к волоку. Вершина сваленного дерева, стоявшего слева от машины, размещаются под острым углом β к волоку. Вершина сваленного дерева, стоявшего справа от машины, размещаются под тупым углом β к волоку. При валке деревьев, стоящих перед машиной, вершины размещаются на волоке в направлении движения машины. При валке деревьев, стоящих за машиной, вершины размещаются в направлении, противоположном движению машины. Оставляемые на волоке вершины размещаются в разном направлении вследствие того, что при заезде на новую пасеку сначала выполняется валка деревьев, стоящих перед машиной, а затем - за ней.

Повышение производительности обеспечивается исключением дополнительных перемещений и функционирования машины по неполному циклу (дополнительных перехватов и приемов).

Сохранение подроста на пасеке осуществляется за счет того, что валка осуществляется вершиной на волок, а комлевая часть дерева при валке и переносе ее к волоку приподнимается над землей манипулятором машины, а также за счет компактного размещения сортиментов в пачках около волока с учетом расположения куртин подроста.

Снижение воздействия машин на лесные почвы обеспечивается оставлением на волоке расположенных в разных направлениях и под углом друг к другу вершин с последующим укреплением волока при движении машин по нему.

Пакетирование леса:

Имеются два способа пакетирования круглого леса:

1-й способ. Круглый лес пакетируется многооборотными полужёсткими стропами типов ПС-04 и ПС-05. При этом ПС-04 изготавливается для формирования пакетов короткомерного круглого леса длиной до 4 м, а ПС-05 - для формирования пакетов брёвен длиной более 4 м. Размер пакетов ПС-04 и ПС-05 2800x1400 мм и имеют почти прямоугольную форму. Полужесткий строп ПС-04 изготавливается из стального прутка Ø16мм, а ПС-05 - Ø20 мм, т.е. эти стропы отличаются только диаметрами прутков. Для компенсации распорных усилий при перевозке круглого леса предусмотрены фиксирующие стяжки.

В полувагоне укладываются два пакета круглого леса штабелями (высота боковых сторон полувагона ~ 1880 мм), а по длине - в зависимости от длины пакета (внутренний размер полувагона 12050 мм). Масса пакета у ПС-04 до 3 тс в зависимости от длины пакета короткомерного круглого леса (Lпак < 4 м). Масса пакета у ПС-05 - 7,5 тс при длине пакета брёвен Lпак > 4 м.

2-й способ. Круглый лес пакетируется с помощью синтетических капроновых лент.

Трелевка леса:

ТРЕЛЁВКА ЛЕСА (от нем. treilen, англ. trail — тащить, волочить), перемещение деревьев, хлыстов или сортиментов от места валки до лесопогрузочного пункта трелёвочными тракторами, лебёдками, валочно-трелёвочными машинами и др. способами.

Трелёвочные тракторы применяют на равнинной местности и на горных склонах крутизной до 22° (зимой до 14°), лебёдки — гл. обр. в горной и заболоч. местностях. В СССР применяются в осн. гусеничные тракторы, за рубежом (США, Канада, Швеция, Финляндия и др.) — колёсные. Цель Т. л.— сбор древесины с относительно большой площади на специально подготовленные погрузочные площадки у лесовозных дорог. Т. л. проводится на любых грунтах летом или зимой, при полном бездорожье, с преодолением препятствий — пней, валежника и т. д. Поэтому трелёвочные тракторы работают на невысоких скоростях (2—7 км/ч). Т. л. проводится на небольшие расстояния — 300—700 м, редко до 1 км. Самый распространённый способ — трелёвка хлыстов за вершины. Деревья трелюются за комли, при этом подрост повреждается меньше. Трелёвка сортиментов в СССР производится редко, напр. в горах при заготовках отдельных сортиментов, за рубежом распространена широко, особенно в скандинавских странах. В зависимости от характера перемещения различают Т. л. наземную, или волоком, полуподвесную, подвесную, в полупогруженном положении, в погруженном положении.

При Т. л. волоком ниж. ряд перемещаемой пачки деревьев, хлыстов или сортиментов соприкасается с грунтом по всей длине, при полуподвесной один из концов дерева, хлыста или сортимента подвешен к канату трелёвочной установки, а другой соприкасается с грунтом, при подвесной деревья, хлысты или сортименты перемещаются канатной установкой в полностью подвешенном положении, при Т. л. в полупогруженном положении один из концов каждого перемещаемого дерева, хлыста или сортимента располагается на погрузочном устройстве трелёвочного трактора или др. машины, а другой волочится по земле, при Т. л. в погруженном положении деревья, хлысты или сортименты перемещаются трелёвочным трактором или машиной без соприкосновения с грунтом.

Наиболее трудоёмкий процесс на Т. л.— чокеровка. В СССР широкое распространение на лесозаготовках приобретает бесчокерная Т. л. с использованием механизир. захватного устройства, смонтированного на трелёвочном тракторе или машине. В горных условиях для Т. л. часто используют желоба, лотки.

Очистка деревьев от сучьев , обрубка, обрезка или обламывание сучьев деревьев. Более перспективна обрезка сучьев с помощью переносных механизмов, передвижных, самоходных и стационарных сучкорезных установок. Различают поштучную и групповую очистку деревьев от сучьев. Групповая очистка — одновременная очистка пачки деревьев в стационарных установках бункерного типа. Поштучная очистка деревьев в условиях лесосеки осуществляется передвижными сучкорезными установками, смонтированными на раме трелёвочных тракторов. Эти установки могут оснащаться срезающими и раскряжёвочными устройствами. Стационарные сучкорезные установки для поштучной очистки деревьев применяются на нижних лесных складах при вывозке на них деревьев с кроной. Технологич. схема работы и компоновка осн. механизмов сучкорезной машины в стационарных условиях представлена на рис. Определяющий параметр сучкорезных установок — диаметр обрабатываемых деревьев в зоне обрезки сучьев, а также макс, диаметр срезаемых сучьев.

Сучкорезная машина ЛП-30Б(рис 3.) смонтирована на тракторе ТДТ-55А(рис 4.) и состоит из поворотной стрелы с установленными по ее концам сучкорезной и приемной головками. Стрела подвешивается на оси в поворотном кронштейне, который установлен на задней опоре. На этой же опоре установлена обойма блоков. При помощи бугеля и верхней балки задняя опора соединена с передней опорой.

Вся система удерживается в заданном положении раскосом. На стреле установлен захват. В транспортном положении

стрела укладывается на кронштейн. Лебедка карданным валом соединена с коробкой передач трактора. Карданный вал закрыт кожухом, а задний мост трактора откидным кожухом. Лебедки имеет ограждение . Освещение рабочей зоны осуществляется дополнительной установкой электрооборудования, а привод рабочих органов гидросистемой.

Рис 3. Сучкорезная машина ЛП-30Б.

Рис 4. Трактор ТДТ-55А.

Стрелу из транспортного положения в рабочее поворачивают гидроцилиндром поворота. Ножи сучкорезной и приемной головок должны быть раскрыты. В рабочем положении стрела располагается перпендикулярно оси трактора. При включении холостого хода крутящий момент от коробки передач двигателя через карданный вал передается на лебедку. Барабан лебедки начинает вращаться, наматывая канат холостого хода.

Машина ЛП-ЗОБ пришла на смену сучкорезной маыТште ЛП-30 на базе трактора ТДТ-55А с передним расположением стрелы. Параметры этих двух машин почти одинаковы.

Сучкорезная машина ЛП-33 устроена аналогично машине ЛП-30. Отличие заключается в том, что ее технологическое оборудование смонтировано на тракторе ТТ-4 и обеспечивает реверсивное движение дерева при его повторной очистке.

Производительность самоходных сучкорезных машин. По принципу работы самоходные сучкорезные машины относятся к оборудованию периодического действия.

Сучкорезная машина ЛО-72. Базой самоходных сучкорезных машин является трактор, на котором монтируют технологическое оборудование. Эти машины применяют главным образом в условиях лесосеки, но можно применять и на нижних складах.

В хвойных и мягколиственных насаждениях со средним объемом хлыста от 0,14 до 0,6 м3 и наибольшим диаметром в комле 0,6 м пригодны самоходные сучкорезные машины, технологическое оборудование которых смонтировано на базе трактора ТДТ-55, ТТД-55А; со средним объемом хлыста от 0,29 до 0,85 м3 и наибольшим диаметром в комле 0,7 м применяют машины на базе трактора ТТ-4.

Сучкорезная машина ЛО-72 состоит из сучкорезной головки, манипулятора, механизма протаскивания дерева, механизма уборки сучьев, установленных на тракторе ТТ-4(Рис 5).

Рис 5. Трактор ТТ-4.

Сучкорезная головка состоит из трех державок V-образной формы с закрепленными на них жесткими ножами. Нижняя державка закреплена на раме трактора, две другие на рычагах и могут поворачиваться под действием гидроцилиндра. При загрузке дерева рычаги раскрываются, после загрузки закрываются и охватывают ствол по периметру его поперечного сечения.

Манипулятор одностреловой, служит для подачи деревьев в ножевую головку и состоит из стрелы, рукояти и захвата с подвижной и неподвижной челюстями.

Механизм протаскивания дерева через сучкорезную головку периодического действия с канатным тяговым органом состоит из металлической фермы, опирающейся на два пневматических колеса и аутригер, каретки с захватом, двухбарабанной лебедки и канатно-блочной системы. Каретка имеет рамный захват для зажима комлевой части дерева, снабжена опорными роликами и защелками, при помощи которых она автоматически стопорится на ферме в переднем и заднем крайних положениях.

Канатно-блочная система предназначена для перемещения каретки и приведения в действие рамного захвата. Тяговый (рабочий) канат одним концом крепится к барабану лебедки, другим — к захвату каретки. Возвратный (холостой) канат одним концом закрепляется на втором' барабане лебедки, другим— к захвату с другой стороны.

В рабочем положении ферма устанавливается перпендикулярно оси трактора. Механизм уборки срезанных сучьев представляет собой рычаг, на нижнем конце которого имеется шарнирно укрепленная вилка. Управление машины осуществляется, из кабины оператора.

Устанавливаемое на нем технологическое оборудование состоит из поворотной стрелы с сучкорезной и приемной головками, каретки с захватывающим устройством, однобарабанной лебедки, канатно-блочной оснастки для перемещения каретки и поворотного кронштейна с опорами. Стрела длиной 8,3 м может перемещаться в горизонтальном и вертикальном направлениях. При повороте стрелы в горизонтальной плоскости технологическое оборудование переводится из транспортного положения в рабочее. В вертикальной плоскости стрела поворачивается для захвата дерева. Подъем дерева и обрезку сучьев выполняет сучкорезная головка с помощью захватов, на которых укреплены левый и правый сучкорезные ножи. При обрезке сучьев используется также верхний нож. Приемная головка поддерживает дерево в процессе его обработки и используется для зачистки сучьев. Каретка предназначена для протаскивания дерева через сучкорезную головку. Ствол дерева зажимается поворотными рычагами с помощью рабочего каната лебедки. Для обработки дерева каретка протаскивает его через ножи, совершая два-три возвратно-поступательных движения. Скорость перемещения каретки с захватом при протаскивании дерева 2 м/с, при перегоне захвата в обратном направлении к сучкорезной головке — 2,7 м/с. Машина обрабатывает деревья диаметром до 0,44 м и длиной до 0,3 м, конструктивная масса 12,7 т. Максимальный диаметр срезаемых сучьев 0,15 м. ЛП-30Б рекомендуется применять преимущественно в хвойных насаждениях со средним объемом хлыста от 0,14 до 0,30 м3.

Для уменьшения массы технологического оборудования и повышения производительности сучкорезных машин для протаскивания дерева применяют механизмы непрерывного действия гусеничного и вальцового типа. Гусеничное протаскивающее устройство используют в сучкорезной машине ЛП-51 на базе трактора ТТ-4. Технологическое оборудование этой машины состоит из нижней и верхней гусениц, шарнирно закрепленных на осях, выдвижной балки с тележкой, захватно-сучко-резной головки и приемного лотка для поддержания дерева в момент протаскивания и сброса хлыста в штабель. Скорость обрезки сучьев гусеницами до 1,5 м/с с максимальным вылетом срезающей головки 5 м при массе машины до 20,8 т. Вальцовый протаскивающий механизм протаскивает дерево через сучкорезную головку при помощи двух рифленых роликов. Такие машины применяют в основном для обработки мелких деревьев на рубках ухода.

Технология очистки деревьев от сучьев сучкорезными машинами. Сучкорезные машины ЛП-ЗОБ могут обрабатывать деревья протаскиванием за комли или вершины.

Обзор машин и механизмов для хлыстовой лесозаготовки.

1.2.1. Что подразумевается под системой машин для лесосечных работ в конкретных природно-производственных условиях? Как ив какой последовательности формируется система и какими основными параметрами она характеризуется?

За мастерским участком закрепляют лесозаготовительные машины на базе трелевочных тракторов одного типа. Для повышения эффективности производственного процесса их объединяют в системы. Под системой лесозаготовительных машин подразумевают наиболее выгодный набор взаимосвязанных между собой машин, выполняющих весь цикл лесосечных работ и увязанных между собой по техническим параметрам и эксплуатационно-технологическим показателям. При формировании систем в основу приняты единая базовая машина, примерное равенство производительности машин и комплекта машин, включенных в систему. Все системы машин для лесосечных работ, применяемые в нашей стране, условно можно разделить на четыре группы.

Первая группа в своем составе использует валочные машины, вторая — валочно-пакетирующие, третья — валочно-трелевочные, четвертая — бензопилы. Применяют также системы, в которых обрезка сучьев производится бензопилами «Тайга-214», а обрубка топорами. При заготовке сортиментов раскряжевку хлыстов на лесосеке выполняют бензопилами. За рубежом применяют системы машин, основанные на применении сучкорезно-раскряжевочных, валочно-сучкорезных и валочно-сучко-резно-раскряжевочных машин. Значение таких машин будет возрастать.

Эффективность использования системы машин может быть достигнута при соответствующей организации их работы с учетом природно-производственных условий. Система формируется для эффективного функционирования машин в конкретных условиях и характеризуется числом машин каждого типа, структурой их расстановки и характером взаимодействия между машинами, выполняющими смежные операции. В состав системы для выполнения отдельных операций могут включаться машины одного назначения, но разных марок, если их совместное применение повышает эффективность использования каждой машины на этой операции и системы в целом. Так, в состав системы механизированного мастерского участка, кроме валочных или валочно-пакетирующих машин, пачкоподборщиков и сучкорезных машин, могут входить трактор ТДТ-55 или ЛП-18А и бензопилы. Такие комбинированные системы способствуют в целом повышению эффективности лесосечных работ в конкретных природно-производственных условиях. При формировании систем машин необходимо стремиться к упрощению структуры системы (минимальному числу типов машин), надежности функционирования систем за счет организации звеньев из нескольких машин и выбора оптимальных схем их взаимодействия — согласования производительности звеньев машин, выполняющих различные операции технологического процесса, обеспечения полной загрузки каждой машины, входящей в систему.

Перечень мероприятий по проектированию лесосечных работ зависит от конкретной ситуации. Ситуации могут быть следующими: 1) проектируется новое предприятие для эксплуатации неосвоенного лесного массива; 2)подвергается реконструкции функционирующее предприятие с наличием аренды лесных участков; 3) организуются временные лесозаготовки для производства работ на нескольких лесосеках и др. Полный объем проектирования относится к ситуации 1. При этом требуется обосновать площадь и запасы лесных участков, выбрать способы рубок, спроектировать дорожную сеть первичного лесотранспорта, выбрать тип технологического процесса лесозаготовок, обосновать систему лесосечных машин. Далее для каждой лесосеки оптимизируются размеры делянок, разрабатывается организация труда (бригады, мастерский участок), подсчитывается объем подготовительных и вспомогательных работ, формируется обслуживающий инженерно-технический персонал.

Проектируемая технология лесосечных работ должна быть взаимоувязана с лесовосстановительными мероприятиями. Документом, регламентирующим проведение лесосечных работ, является технологическая карта разработки, которая составляется на каждую лесосеку.

Во 2-м случае объем работ зависит от степени реконструкции. Если она затрагивает весь процесс лесозаготовок, то следует начать с обоснования типа технологического процесса, если только лесосечные работы - то с выбора системы машин для лесосечных работ. На разработку нескольких лесосек едва ли целесообразно проводить затраты на приобретение комплекта машин, следует использовать имеющиеся в наличии или взять оборудование в аренду. Поэтому проектирование следует начать с оптимизации размеров делянок.

1.2.2. Технические характеристики машин.

Наименование машины	Валочно-трелевочная машина ЛП-19	Валочно-трелевочная машина ЛП-17	Трелевочный трактор модель ЛТ 154.	Самоходная сучкорезная машина ЛП-30б.	Сучкорезная машина ЛО-72	валочная машина ВМ-4А
Мощность двигателя	176 кВт	59 кВт	95,61 кВт	88 кВт	81 кВт	81 кВт
Модель двигателя	ЯМЗ-238М	-	-	-	-	А-01МЛ
Макс. диаметр обрабатываемого бревна	70 см	65 см	-	40 см	56 см	65 см
Наименьший вылет манипулятора	3,65 м	1,7 м	-	-	-	2,5 м
Наибольший вылет манипулятора	7 м	5 м	-	-	-	5 м
Масса	26000 кг	12600 кг	16080 кг	14 900 кг	25700 кг	17500 кг

Таблица 1. Технические характеристики машин.

1.2.3 Для сравнения лесосечных машин можно использовать следующие параметры: удельную энергонасыщеноть машины, относительный показатель массы технологического оборудования и среднее удельное давление на грунт. Приведите выражения для определения этих параметров.

При расчете показателя энергонасыщенности машин используют формулу проф. Г.М. Анисимова.

где Nдв–мощность двигателя [кВт], mс–масса Т.

Относительный показатель массы технологического оборудования

где mт.о – масса технологического оборудования, т; mб – масса базового трактора, т.

Среднее удельное давление на грунт

где q – среднее удельное давление на грунт, кПа; F – опорная площадь машины, м².

Наименование машины	Лп-19	Лп-17	Лп-30б	Лт-154	Ло-72	Вм-4А
Кэ	6,76	4,6	5,9	5,97	3,15	5,4
Bт.о	0,41	0,58	0,6	0,32	1,33	0,36
q	76	59	61	53	60	52

Таблица 2. Сравнение лесосечных машин.

1.2.4 Сменная производительность (эксплуатационная) валочно-пакетирующих машин (ЛП-19) Псм, м3, а также валочно-трелёвочных машин (ЛП-49) при работе в режиме «валка – пакетирование» может быть определена по формуле

Tп.з – подготовительно-заключительное время и время отдыха машиниста в расчёте на одну смену, мин; tп – время, связанное с технологическими и организационными простоями в расчёте на одну смену, мин; tц – время цикла (валка, валка – пакетирование, переезд) из расчёта на одно дерево, мин;

q – средний объём хлыста, м3.

Сменная производительность валочно-трелёвочных машин (ЛП-49) при работе в режиме «валка – трелёвка Псм, м3, определяется по формуле

где tо – время окучивания и выравнивания комлей хлыстов на погрузочном пункте и маневрирование на лесосеке в расчёте на одну пачку, мин; l – расстояние трелёвки, м; vгр – скорость движения с пачкой, м/мин; vxx – скорость движения при холостом ходу, м/мин; n – число деревьев в пачке.

Сменная производительность трелёвочных тракторов ЛП-18А и ЛТ-157, а также сучкорезных машин ЛО-72 рассчитывается по формулам, подобным рассмотренным выше.

Пути повышения производительности машин и поддержание её на уровне, близком к максимальному, может быть достигнуто за счёт максимального использования машин в течение суток, месяца, года, полного использования конструктивных и технологических возможностей машины и мощности её двигателя.

Для достижения максимальной производительности лесозаготовительной машины необходимо:

- максимально использовать рабочее время на выполнение основных технологических операций, сводя при этом к минимуму время на непроизводительные затраты;

- выполнять основные операции при наименьшем времени цикла за счёт использования совмещения отдельных элементов и операций, исключения отдельных операций, применения рациональных приёмов взаимодействия машины с объектом труда – деревом или пачкой, правильной загрузки двигателя;

- производить максимальную загрузку машины в течение всего рабочего времени;

- работать на исправной машине и своевременно и оперативно выполнять технические обслуживания и ремонты машины.

Сокращение продолжительности технологического цикла оказывает значительное влияние на повышение производительности машины. Исследование работы валочно-пакетирующих и валочно-трелёвочных машин показывает, что только за счёт совмещения операций и правильной загрузки двигателя можно достичь сокращения времени цикла на 20 – 25%. Кроме того, существенное влияние оказывают на сокращение времени цикла различные приёмы, вырабатываемые и применяемые машинистами в процессе эксплуатации машины. Так, машинисты машин ЛП-19 и ЛП-49 при валке мелких деревьев осуществляют их срезание и сталкивание с пня без зажима в захвате, а затем за один приём зажимают рычагами захвата и переносят несколько деревьев в пачку. Применяется также приём, при котором, если имеется возможность, зажимаются в захвате несколько близко растущих деревьев.

При валке крупномерных деревьев, имеющих массу больше, чем позволяет грузоподъёмность манипулятора, следует пользоваться приёмом, при котором дерево наклоняется на рукоять, а затем поднимается и переносится в пачку. Особо крупные деревья могут валится без зажима в захвате и без последующего пакетирования. Применение одного или нескольких подпилов дерева, выполняемых машиной, также позволяет сократить время на обработку 1 м3. Большое значение для сокращения времени цикла имеет также рациональный режим работы машиниста. Необходимо, чтобы нагрузки на левую и правую руки при взаимодействии с рычагами управления были равномерные. Поэтому при подготовке и переподготовке машинистов на это необходимо обращать внимание.

1.2.5 Для оценки систем машин наряду с основными показателями производительности машин и энергоёмкости заготовки 1 м3 леса можно предложить такие параметры как масса машин системы, мощность двигателей системы, удельная энергонасыщенность системы и удельная металлоёмкость. Последние два параметра системы можно определить из следующих выражений:

;

Где Nуд.с – удельная энергонасыщенность системы, кВт/т; mуд.с – удельная металлоёмкость системы, кг/кВт; Nн.с – суммарная номинальная мощность двигателей системы, кВт; mс – суммарная масса машин системы, т.

Система машин(т)	Nуд.с (кВт/т)	mуд.с (кг/кВт)m	W (кВт)
БП+ТДТ-55Ф+ЛП-30Б	5,7	17622,1	125,9

Таблица 3. Система машин.

1.2.6 Основными принципами при составлении схем разработки лесосек системами машин являются: обеспечение фронта работ для каждой машины системы; обеспечение эффективного выполнения всех технологических операций; создание каждой машиной системы благоприятных условий для работы последующих машин; создание между машинами условий для обеспечения межоперационных запасов леса; соблюдение минимальных расстояний перемещения машин с грузом и без него; соблюдение минимальных углов разворота машины; обеспечение зон безопасности.

В тех случаях, когда площади лесосек и запас леса на них позволяют сосредоточить на них комплексы машин, целесообразно формировать системы из трех машин. На рисунке приводится схема разработки делянки лентами, перпендикулярными лесовозному усу, при использовании системы машин ЛП-17, ЛТ-89, ЛП-30Б.

Рис. 6. Схема разработки делянки лентами.

Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 1140; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!