CC BY
29
ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ
ПАРАМЕТРОВ ЛЕСНОГО КОМБАЙНА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СОРТИМЕНТОВ И ПИЛОМАТЕРИАЛОВ
Ефимов Ю.В. (МарГТУ, г.Йошкар-Ола, РФ)
The underpinning of technique-operational parameters of a harvester combine for timber and saw-timbers manufacture is presented.
Патентно-защищаемая конструкция лесного комбайна относится к области лесозаготовок и может быть использована для переработки стоящих деревьев на сортименты и пиломатериалы.
Предлагаемая конструкция лесного комбайна, представленная на рис.1. и рис.2., содержит базовую платформу 1, поворотную платформу 2 с установлен -ными на ней: основной телескопической стрелой 3 с гидроцилиндром 4 и мани -пулятором 5. В верхней части основной телескопической стрелы 3 посредством шарнира 6 и гидроцилиндра 4 крепится телескопическая стойка 7 с опорным захватом 8, верхним захватом 9, раскряжевочным механизмом 10 и сучкорез -ной головкой 11. На манипуляторе 5 смонтирован грейферный захват 12.
Сменный прицеп 13 содержит накопители для обзольного пиломатериала 14, готовой продукции 15 и для сбора сортиментов 16, съемный пильный блок 17 с опорами 18 и опорным эксцентричным колесом 19. Кроме того, съемный пильный блок 17 содержит механизм продольного пиления 20 с толкателем 21 и откидную стенку 22 с пружиной 23 и привод 24.
Лесной комбайн работает следующим образом: по прибытии на лесосеку комбайна, стойка 7 посредством основной телескопической стрелы 3 наводится на нижнюю стволовую часть дерева, ствол захватывается опорным захватом 8 за корневую часть, верхним захватом 9 и сучкорезной головкой 11. Далее рас -кряжёвочным механизмом 10 осуществляется верхний и нижний резы и выпи -ленный сортимент манипулятором 5 с грейферным захватом 12 удаляется из зоны телескопической стойки 7 и подается либо на пильный блок 17 для продольной распиловки, либо в накопитель сортиментов 16, при этом ствол при -поднимается и удерживается сучкорезной головкой 11, верхним захватом 9 и опорным захватом 8 на пень. Когда сортимент удален из зоны телескопической стойки 7, ствол под действием сил гравитации опускается вниз, при этом осуществляется обрезка сучьев ножами сучкорезной головки 11.
Процесс подачи, разделения и продольной распиловки сортиментов реали -зуется следующим образом. Сортимент грейферным захватом 12 подается в зону съемного пильного блока 17, где производится распиловка вразвал меха -низмом продольного пиления 20. Первый распиленный вразвал пиломатериал выталкивается толкателем 21 в накопитель для обзольного пиломатериала 14, при этом откидная стенка 22 притягивается приводом 24 в положение II. При дальнейшей распиловке привод 24 отключается, и откидная стенка 22 под дей -ствием деформации пружины 23 возвращается в исходное положение I, а толкатель 21 перемещается в вертикальной плоскости на величину толщины выпи -
ливаемых пиломатериалов, затем деловой пиломатериал выталкивается толкателем 21 в накопитель для готовой продукции 15. Последний распиленный вразвал пиломатериал сбрасывается аналогично первому. Далее процесс цик -лически повторяется до тех пор, пока все сортименты не подвергнутся переработке.
После наполнения сменного прицепа 13, манипулятором 5 происходит подъем съемного пильного блока 17, затем выдвижными опорами 18 произво -дится установка в нерабочее положение, выполняется замена сменного прицепа 13 и цикл повторяется.
Во время работы и при движении дополнительная устойчивость придается за счет опорного эксцентричного колеса 19. Съемный пильный блок устанавли -вается к левому борту сменного прицепа.
Повышение производительности лесного комбайна обеспечивается сокращением времени цикла вследствие совмещения операции обрезки сучьев, рас -кряжевки на сортименты стоящего дерева и продольной распиловки сортиментов на пиломатериалы. Снижение энергоемкости обеспечивается исключением энергетических затрат на обрезку сучьев и увеличение полезной нагрузки на сменный прицеп за счёт использования съемного пильного блока, исключением последующей транспортировки доли отходов, получающихся в процессе рас -пиловки круглых лесоматериалов на пиломатериал.
Рисунок 1 - Основной вид лесного комбайна
Рисунок 2 - Разрез А-А
Часовую производительность лесного комбайна можно рассчитать по формуле:
„ 3600 *¥ 3, /14
П = —--,м*1ч (1)
ц
где V - средний объем хлыста, м ; Тц - время цикла обработки одного дерева, с.
71 + п х(2хГ +t )1й х(й х2х( ) + Г +
Ц Н обр С.в. С 4 ПП.П у.С/ П 4 р пр.п у.П/ П.р ф
пл см.пб с.п.
где ^ - время наводки сучкорезной головки на дерево; ^ - обрезки сучьев; ^ - время на сброску вершины; п^ - количество сортиментов оставляемых в круглом виде; ^ппп - время на поперечное пиление; ^ - время
укладки одного сортимента; п - количество сортиментов для продольной распиловки; ^ - количество резов продольной распиловки; г п - время на продольное пиление; ^ - время укладки пиломатериалов; г - время переезда между рабочими позициями; г - время переезда между лентами в рас -чете на 1 дерево; г б - время смены пильного блока; гс„ - время смены прицепа в расчете на 1 дерево.
/
1обр у
пр
где ¡сч - длина сучковой зоны ствола; у - скорость перемещения сучкорезной головки по стволу;
п = (1 П )хк (4)
ст. сор. с у 7
где 1ст - длина ствола без учета вершины; I - средняя длина сортимента; к - коэффициент, учитывающий долю сортиментов оставляемых в
круглом виде
(5)
ПП.П А * ГГ * т
ч.п.
I /
П ={ст/1 )хк (6)
П /I пил. п
где кп - коэффициент учитывающий долю пиломатериала в общем объеме заготовки;
I /
X = пил/ п\
У1ПУ1 /V V /
пр.п / V Г / п
104 XV
пР Ахухд
, = 104 хК (9)
пл Ь х АXVх а л 1
'сп = <// >х' (10)
/ п
где Уп - объем прицепа; ? - время смены прицепа
Расчетная сменная производительность при среднем объеме хлыста 0,5 м и 75% заготавливаемых сортиментов равна 49 м3.
Другим не менее важным показателем является удельная энергоемкость операций, характеризующаяся расходом энергии на 1 м3 заготовленной древесины. Удельная энергоемкость лесного комбайна имеет следующий вид:
я = С *
* В * И * и * п * / * т N *1 К * В * Н * и' * п * г * п к а п и пс 1пПп т м у.с _п пр.п р
(11)
п*У V г/'*У
хл сорт сорт
2
где К,К',В,В',Н,Н',и,и' - сопротивление резанию, МН/м ; ширина пропила, м; максимальная высота пропила, м и скорости подачи, м/с, соответственно при раскряжевке и при поперечном пилении; т - количество резов при раскря-жевке; Ым- мощность потребляемая манипулятором, кВт; п, П - КПД передач от двигателя к рабочим органам; Ухл, Усорт - средний объем хлыста и сортимента соответственно.
Результаты расчета удельной энергоемкости по выходу конечной продук -ции (пиломатериал на погрузочном пункте) комплектов машин представлены в таблице 1. Для расчета приняты следующие исходные данные: порода ель, породный состав 5Е2П3Б, средний объем хлыста 0,5 м3, ликвидный запас 150 м3/га.
Таблица 1 - Сравнение удельной энергоемкости комплектов машин
Комплект машин Удельная энергоемкость по выходу конечной продукции ,кВт*ч/куб.м
Лесной комбайн, МТЗ 12,8
ТтЬецаск 1270В, ТтЬецаск 1410,Передвижная лесопильная ус-тановка"Хускварна" 15,38
ЛП-19А, ЛП-18А, Л0-120, Передвижная лесопильная установка "Хускварна" 40,04
Расчеты показали, что удельная энергоемкость по выходу конечной про -дукции комплекта машин на базе лесного комбайна в 1,2 раза меньше энерго -емкости комплекта на базе "ТипЬецаск 1270В" и в 3,1 раза меньше энергоемко -сти комплекта машин на базе ЛП-19А.
Предложенная методика расчета эксплуатационных параметров позволит обосновать применение лесного комбайна для производства сортиментов и пиломатериалов и дать его объективную оценку как вновь создаваемой машине.
