Расчет сменной производительности машин и механизмов

Сменную производительность машин и механизмов можно опреде- лить по "Единым нормам выработки и расценкам на лесозаготовительные работы", а также можно использовать нормативы, приведенные в прило- жении 3. В курсовом проекте расчет сменной производительности машин и механизмов необходимо провести по нижеприведенной методике и срав- нить с нормативами.

При определении сменной производительности бензиномоторных пил на разных операциях, а также обрубщиков сучьев топором, по норма- тивам следует учитывать характеристики древостоя, указанные в задании.

Пример. Имеются следующие исходные данные: породный состав – 4Е1С1Лс3Б1Д, средний объем хлыста – 0,45 м3, валка деревьев произво- дится бензиномоторной пилой МП-5 "Урал-2" с применением гидроклина, продолжительность смены – 7 ч.

Сменная производительность МП-5 "Урал-2" на валке хвойных (кроме лиственницы) и мягколиственных пород, при среднем объеме хлы- ста 0,45 м3 по нормам составляет – 81 м3, а для твердолиственных пород и лиственницы – 68 м3. Учитывая, что в породном составе по заданию 80 % хвойных и мягколиственных пород (40 % ели, 10 % сосны и 30 % березы) и 20 % твердолиственных и лиственницы (10 % дуба и 10 % лиственницы) определяем искомую ПСМ.

ПСМ = ((81 · 8) + (68 · 2)) / 10 = 78,4 м3.

Для валочных и валочно-пакетирующих машин дополнительно не- обходимо учитывать глубину снежного покрова, а для валочно– трелевочных машин, трелевочных тракторов и пачкоподборщиков также среднее расстояние трелевки.

Расчет сменной производительности бензиномоторных пил Валка деревьев и раскряжевка хлыстов

Сменную производительность моториста бензопилы на валке и рас- кряжевке можно определить по формуле

 

ПСМ

(T - t

= П

) × KB × j 1 × q ХЛ

p × d 2 × K

 

, (3.4)

n × 1

4 × ПП × j 2

где Т – продолжительность смены, с;

tП – регламентированные простои, с, tП = 2400 с;

КВ – коэффициент использования рабочего времени, КВ = 0,6–0,7;

qХЛ – средний объем хлыста, м3;

j1 – коэффициент использования пилы на пилении (валка с помощни- ком – j1 = 0,3–0,4; валка в одиночку – j1 = 0,2–0,25);

n0 – число резов пилы на один хлыст (при валке n0 = 1);

 

d – средний диаметр хлыста в месте распиливания, м;

К1 – коэффициент учитывающий увеличение площади пропила за счет подпила (для валки К1 = 1,15–1,25, для раскряжевки К1 = 1,06);

ПП – номинальная производительность чистого пиления, м2/с (МП–5 "Урал–2" – 0,01 м2/с; Тайга–245 – 0,007 м2/с);

j2 – коэффициент использования производительности чистого пиле- ния, j2 = 0,6.

Обрезка сучьев

Сменную производительность бензиномоторной пилы на обрезке сучьев можно определить по нижеприведенной формуле

 

ПСМ

(T - t

= П

) × KB × j 1 × q ХЛ,

S

(3.5)

где Т – продолжительность смены, с;

 

ПП × j 2

tП – регламентированные простои, с, tП = 1800 с;

КВ – коэффициент использования рабочего времени, КВ = 0,6–0,7;

qХЛ – средний объем хлыста, м3;

j1 – коэффициент использования пилы на обрезке сучьев (на лесосеке

j1 = 0,15–0,25; на погрузочном пункте j1 = 0,2–0,3);

ПП – производительность чистого пиления, м2/с;

j2 – коэффициент использования производительности чистого пиле- ния, j2 = 0,4;

S – суммарная площадь сечения срезаемых сучьев, м2.

S = 1,73d2 - 0,36d + 0,03773 (3.6)

где d – диаметр дерева на высоте 1,3м, м.

Расчет сменной производительности валочно-пакетирующих машин Валочно-пакетирующие машины, типа ЛП-19А. К данному типу

машин также относятся ЛП-19Б(В), МЛ-119, МЛ-135, ЛП-60 и др. Смен- ную производительность для данного типа машин можно рассчитать по формуле

ПСМ =

(Т - tП) × КВ

t 4

, (3.7)

1 + 10

qХЛ b × qГА × VСР

где Т – продолжительность смены, с;

tП –

время на выполнение подготовительно-заключительных работ, с, (tП = 4200 с);

КВ – коэффициент использования рабочего времени, КВ = 0,8–0,9;

 

t1 – время на спиливание и укладку на грунт одного дерева, с, t1 = 45– 50 с;

qХЛ – средний объем хлыста, м3;

b – ширина разрабатываемой ленты, м, b = 14–15 м;

qГА – запас древесины на 1 га, м3 / га;

VСР – средняя скорость перемещения машины по

0,65м/c для ЛП-19А).

лесосеке, (VСР =

Валочно-трелевочные машины, работающие в режиме валка- пакетирование:

ВМ-4А Машина применяется в лесонасаждениях со средним объе- мом хлыста от 0,4 м3.

 

П = (Т - tП) × КВ × QР

СМ

(tПД

+ tН

+ tВ

+ tУ) ×

QР

qХЛ

kD + tСБ

, (3.8)

где Т – продолжительность смены, с;

tП – время на выполнение подготовительно-заключительных работ, с. (tП = 4200 с);

КВ – коэффициент использования рабочего времени, КВ = 0,8–0,9;

QР – нагрузка на рейс трелевочного трактора, м3;

tПД – время на переезд от дерева к дереву, с, tПД =16–22 с;

tН – время наводки механизма срезания и опускания чага, с, tH =7–9 с;

tВ – время на спиливание и валку дерева, c, tB =7–9 с;

перекидного ры-

tУ – время на перебрасывание комля дерева через коник и установка механизма срезания в исходное положение, c, tУ =13–25 с;

tСБ – время на разгрузку машины, с, tСБ =12–15 с;

qХЛ – средний объем хлыста, м3;

kD – коэффициент увеличения времени на срабатывание механизмов; 1,5.

Выбор значений продолжительности элементов цикла операции сле- дует делать с учетом среднего объема хлыста.

ЛП-17А и ЛП-49

ПСМ

=

d

t 1 k qХЛ

(Т - tП) × КВ

104

+

b × qГА × VСР

+ t 2

QР

 

, (3.9)

где Т – продолжительность смены, с;

tП – время на выполнение подготовительно-заключительных работ, с,

tП = 4200 с;

КВ – коэффициент использования рабочего времени, КВ = 0,85–0,9;

t1 – время на обработку одного дерева, с, t1 = 40–45 с;

t2 – время на сброс пачки, с, t2 = 15 c;

 

qХЛ – средний объем хлыста, м3;

b – ширина разрабатываемой ленты, м, b = 4 – 5 м;

qГА – запас древесины на 1 га, м3 / га;

VСР – средняя скорость перемещения машины по передаче базового трактора (табл. 2.12);

QР – нагрузка на рейс трелевочного трактора, м3;

 

лесосеке (на первой

KD – коэффициент увеличения времени на срабатывания механизмов;

KD = 1,5.

Расчет сменной производительности валочно-трелевочных машин

Расчет сменной производительности валочно-трелевочных машин, работающих в режиме валка-трелевка, отличается от режима валка- пакетирование составляющими элементами времени цикла. В первом слу- чае необходимо учитывать дополнительные затраты времени на переме- щение трактора в холостом и рабочем направлениях, на разгрузку трактора и его маневры на верхнем складе или погрузочном пункте. Сменную про-

изводительность валочно-трелевочных машин рассчитывают образом.

Для валочно-трелевочной машины ВМ-4А

следующим

Псм =

(T - tП) KВQР

Q

 

l l, (3.10)

(tПД

+ tН

+ tВ

+ tУ

) Р

qХЛ

kd + tО

+ СР

VХ

+ СР

VГ

Для валочно-трелевочных машин ЛП-17А и ЛП-49

ПСМ =

⎛

(Т - tП) КВQР

2 × ×104⎞

 

, (3.11)

⎜⎜ t 1 kd +

qХЛ

b × q × V

⎟ QP

⎟ q

+ tO

+ lСР

V

+ lСР

V

⎝ ГА Г ⎠ ХЛ Х Г

где Т – продолжительность смены, с;

tП – время на выполнение подготовительно-заключительных работ, с,

tП = 4200 с;

КВ – коэффициент использования рабочего времени, КВ = 0,85 – 0,9;

QР – нагрузка на рейс трелевочного трактора, м3;

lСР – среднее расстояние трелевки, м;

VХ и VГ – скорость движения трактора соответственно без груза и с грузом, м/с (соответственно IV и I-II передача базового трактора (табл. 2.12));

tПД, tН, tВ, tУ, t1 – время на операции, комментарии к которым указаны к предыдущим формулам, с;

tО – время на сброс пачки и маневры на верхнем складе, tO =40–60 с;

 

qХЛ – объем хлыста, м3;

qГА – запас древесины на 1 га, м3/га;

kD –

коэффициент увеличения времени на срабатывания механиз-

мов;1,5.

Расчет сменной производительности сучкорезных машин

Сменную производительность самоходных сучкорезных машин можно определить по формуле

П =(Т - tП) × КВ × qХЛСМ t

, (3.12)

Ц

где Т – продолжительность смены, с;

tП – время на выполнение подготовительно-заключительных работ,

с, tП = 3100 с;

КВ – коэффициент использования рабочего времени, КВ = 0,8–0,85;

qХЛ – средний объем хлыста, м3;

tЦ – время затрачиваемое на обработку одного дерева, с.

Время цикла сучкорезной машины состоит из нескольких элементов. Это время на подачу рабочего органа и захвата комля дерева, время на протаскивание ствола, время сброски ствола и время на возврат протаски- вающей каретки. Особенностью работы машин циклического действия (ЛП-30, ЛП-33 и их модификаций) является то, что ствол дерева протаски- вается за несколько приемов из-за ограниченной длины стрелы. Машины непрерывного действия (ЛП-51 и др.) производят обрезку за один прием, протаскивая дерево через сучкорезную головку с помощью гусениц или вальцов.

 

Время цикла обработки дерева рассчитывают по формуле

tЦ = t 1 + t 2,

где t1 – время подачи рабочего органа и захвата дерева, с, t1 =15–25;

t2 – время протаскивания дерева, с.

Для ЛП-30, ЛП-33 и их модификаций

Д

Для ЛП-51 и др.

t =2(lХ - lЗ) K vСР

; (3.13)

 

 

где lX – длина хлыста, м;

t 2 =

l x

vcp

, (3.14)

lЗ – расстояние от комля до места захвата дерева, м, lЗ = 2,0…4,0 м;

vCP – средняя скорость протаскивания, м/с, (для ЛП-30 – 1,8–2,0; для ЛП-33 – 1,6–1,7; для ЛП-51 – 1,5);

 

KД – коэффициент увеличения времени протаскивания из-за перехватов дерева, КД =1,4–1,5.

Расчет сменной производительности валочно-сучкорезно- раскряжёвочных машин (харвестеров)

Харвестеры марок, приведённых в пункте 3.1.4 и однотипные им, для выполнения указанного набора операций по валке деревьев, обрезке сучьев и раскряжёвки оснащены манипулятором со специальной харве- стерной головкой. Харвестерная головка имеет одну или две пары протас-

кивающих вальцов, захваты, с установленными на них сучкорезными но-

жами, пильный цепной аппарат и валец для отмера длин. Сменную произ- водительность харвестеров определяют по формуле

 

ПСМ

 

=

H Д

t 1 +

(Т - tП) КВqХЛ

-

P P

lВ + t × n + R - r

 

,

104 q

× ХЛ

(3.15)

VПР

где Т – продолжительность смены, с;

VCP

SqГА

tП – время на выполнение подготовительно-заключительных работ, с, (tП = 3200 с);

КВ – коэффициент использования рабочего времени, КВ = 0,8–0,9;

t1 – время на спиливание и укладку на грунт одного дерева, с, t1 = 18– 25 с при среднем объёме хлыста 0,22…0,59 м3;

qХЛ – средний объем хлыста, м3;

НД – средняя высота древостоя (берётся по 2-му разряду высот), м;

lВ – длина вершинной части дерева, lB = 1,5…2,0 м;

VПР

– скорость протаскивания ствола дерева при обрезке сучьев, м/с,

(VПР = 2…4,5 м/с);

tP – время затрачиваемое на один пропил, с, tP = 2…4 с;

nP – количество пропилов на один хлыст;

R и r – максимальный и минимальный вылет манипулятора, м;

VСР – средняя скорость перемещения машины по лесосеке, м/с,

VСР = 2…4 м/c;

S – площадь участка, обрабатываемого машиной с одной стоянки, м2;

qГА – запас древесины на 1 га, м3/га.

Расчёт количества пропилов на один хлыст производится исходя из средней длины сортиментов по формуле

n = H Д

- lB

+ 1,

(3.16)

l

P

c

где lC – средняя длина сортимента, м, lC = 3…3,5 м.

Площадь участка, с которого машина спиливает деревья с одной сто- янки, определяется по формуле

S = 2 RKM (R - r), (3.17)

 

где КМ – коэффициент использования максимального вылета манипулято- ра, КМ = 0,85…0,95.

Сменную производительность харвестера можно принять из норма- тивов приведенных в Приложении 1.

Расчёт сменной производительности сучкорезно-раскряжевочных машин (СРМ), процессоров

Процессоры по общим компоновочным признакам можно разделить на специализированные машины, с комплектом технологического обору- дования специального назначения, и универсальные базовые машины, ос- нащённые сменным процессорным оборудованием. В последнем случае, базовой машиной может служить колёсная или гусеничная машина, осна- щённая манипуляторам, которая для работы в режиме процессора оснаща- ется процессорной головкой. К процессорам первого типа относятся: ЛО- 120 на базе сучкорезной машины ЛП-30, ЛО-76 на базе сучкорезной ма- шины ЛП-51, СМ-33 на базе трактора ТЛТ100, СМ-38 на трактора ТТ-4М. Базовыми машинами для процессоров второго типа могут быть ВПМ ЛП- 19А, гусеничные и колёсные харвестеры.

Расчёт производительности процессора ведётся аналогично расчёту производительности сучкорезной машины непрерывного действия, за ис- ключением того, что в продолжительность времени цикла добавляется время на выполнение дополнительной операции – раскряжёвки хлыстов. Сменную производительность процессора определяют по формуле

П = (Т - tП) × КВ × qХЛ

, (3.18)

H

СМ

Д

- lB

- lЗ

104 q

ХЛ

t 1 + КВКД

uCP

+ tPnP + tПР

 

SqГА

где Т – продолжительность смены, с;

tП – время на выполнение подготовительно-заключительных работ, с,

tП = 3100 с;

КВ – коэффициент использования рабочего времени, КВ = 0,8–0,85;

qХЛ – средний объем хлыста, м3;

t1 – время подачи рабочего органа и захвата дерева, с, t1 =15–25 с;

КВ – коэффициент возвратного движения каретки для машин циклич- ного действия (типа ЛО-120), КВ = 2; для машин непрерывного действия КВ = 1;

КД – коэффициент перехвата дерева для машин цикличного действия

(типа ЛО-120), КВ = 1,4…1,5; для машин непрерывного действия

КД = 1;

НД – средняя высота древостоя (берётся по 2-му разряду высот), м;

lВ – длина вершинной части дерева, м, lB = 1,5…2,0 м;

lЗ – расстояние от комля до места захвата дерева, м, lЗ = 2,0…4,0 м;

υCP – средняя скорость протаскивания, м/с, (ЛО-120 – 1,8–2,0 м/с; ЛО- 76 – 1,5 м/с; СМ-33 – 2 м/с; СМ-38 – 2,5 м/с);

 

tP – время затрачиваемое на один пропил, с, tP = 2…4 с;

nP – количество пропилов на один хлыст, определяется по (3.27);

tПР – время на передвижение машины между стоянками (для процес- соров работающих на волоках), с.

qХЛ – средний объем хлыста, м3;

qГА – запас древесины на 1 га, м3/га.

S – площадь участка, обрабатываемого предыдущей машиной (ВПМ) с одной стоянки (3.27), м2;

Время передвижения процессора между пачками деревьев tПР опре-

деляется исходя из расстояния между остановками предыдущей машины,

выполняющей валку и пакетирование деревьев (ВПМ) по формуле

V

ПР

t = R - r, (3.19)

CP

где R и r – максимальный и минимальный вылет манипулятора ВПМ, со- ответственно, м;

VCP – средняя скорость передвижения процессора, м/с.

Расчет сменной производительности трелевочных тракторов Трактора с канатно-чокерной оснасткой, с манипулятором и пач-

коподборщики (скиддеры)

Сменную производительность трелевочных тракторов можно рас- считать по следующей формуле:

 

П =(Т - t П) × KB × QРСМ t

, (3.20)

Ц

где Т – продолжительность смены, с;

tП –

время на выполнение подготовительно-заключительных работ, с. (для тракторов с чокерным исполнением tП = 2640 с, для бесчо- керных машин и подборщиков пачек tП = 3000 с);

КВ – коэффициент использования рабочего времени, КВ = 0,8–0,85;

tЦ – время цикла, которое определяется по формуле

tЦ = t 1 + t 2 + t 3 + t 4,

(3.21)

где t1 и t2 – время движения трактора соответственно в холостом и вом направлениях, с;

t3 – время на чокеровку деревьев и формирование пачки, с;

грузо-

t4 – время на отцепку пачки и снятие чокеров на лесопогрузочном пункте, с.

t1 = lСР / VХ; (3.22)

t2 = lСР / VГ. (3.23)

где VХ и VГ – скорость движения трактора соответственно без груза и с гру-

зом, км/ч (соответственно IV

(см. табл. 2.14);

и I-II передача базового трактора

 

lCP – среднее расстояние трелёвки, м

Для трелевочных тракторов с канатно-чокерным оборудованием зна- чения t3 и t4 определяются по формулам:

t3 = 60 (В1 + b1 m + 175QР / qГА); (3.24)

t4 = 60 (В2 + b2 m + 0,5QР), (3.25)

 

где

m – число деревьев (хлыстов) в пачке,

qГА – запас на 1 га, м3 / га;

Q

m = p, шт;

qx

В1, В2, b1, b2 – постоянные коэффициенты, значения которых приведе- ны в табл. 3.5.

Для трелевочных тракторов, оснащенных манипулятором с захватом, значение t3 определяется по формуле

t3 = t0 m = t0 QР / qХЛ, (3.26)

где qХЛ – средний объем хлыста, м3;

t0 – время, расходуемое на одно дерево, с, (для ТБ – 1М t0 = 21–23 с. – при наборе из пачек, сформированных ВПМ; t0 = 50–54 с. – при на- боре пачки от вальщика; для ЛП-18А время t0 увеличивается на 30 – 35 % по сравнению с t0 при наборе трактором ТБ-1М).

Время на сброс пачки для этих машин составляет: t4 = 12–18 с, а с учетом разворота машины на лесопогрузочном пункте t4 = 20–25 с.

Для гусеничных и колесных тракторов с клещевыми захватами (пач-

коподборщиков) значения t3 и t4 можно определить по формулам:

Qp

t 3 = 180 + 16

qx

k 1; (3.27)

p

t = 60(0,19 Q + 1,33), (3.28)

где k1 – коэффициент формирования пачки: за один прием k1 = 1,0; за два приема k1 = 1,2–1,5; за три приема k1 = 1,7–2,0.

Т а б л и ц а 3.5

Значения коэффициентов В1, В2, b1, b2

Трактор	Значение постоянных коэффициентов
В1	В2	b1	b2
ТДТ-55А	4,4	0,6	0,4	0,06
ТТ-4М	5,0	1,6	0,4	0,06

Погрузочно-транспортная машина (ПТМ), форвардер

Погрузочно-транспортная машины (форвардеры) применяются в ус- ловиях лесосеки для трелевки сортиментов к погрузочному пункту. Дан- ные машины оснащены манипулятором для сбора и укладки сортиментов в прицепную тележку. Сменную производительность погрузочно- транспортной машины можно определить по формуле

 

ПСМ = l

(Т - tП) KBQP

l l Q

 

, (3.29)

+ + n

CPCP

ОСТ

+ 2 P t

P

VP VX VP QЗ

где QP – расчётный объём трелюемой пачки, м3;

lCP – среднее расстояние трелёвки, м;

VХ и VГ – скорость движения форвардера с грузом и без груза, м/с;

nОСТ – число стоянок форвардера, с которых производится сбор сорти- ментов;

l – расстояние между стоянками, м, l =0,8 ×2 R, где R – вылет манипу- лятора, м;

QП – объём древесины, собираемый с одной стоянки, м3;

QЗ – объём сортиментов, собираемый захватом за один раз (2…3 бревна среднего размера), м3;

tP – время на однократное наведение захвата манипулятором, захват и перемещение сортиментов в грузовую тележку погрузке или на захват сортиментов из тележки и укладка их в штабель при вы- грузке, с.

Объём сортиментов, собираемой с одной площадки форвардером, и число стоянок определяются из выражений

-4

QП = blq ГАКИ КС ×10, (3.30)

Q

n = Q

, (3.31)

 

где b – ширина пасеки, м;

ОСТ

П

КИ – интенсивность выборки деревьев для несплошных рубок;

КС – доля сортиментов одного вида, собираемая форвардером из создан- ных штабелей вдоль волока (КС ≈ 0,5).

Расчет сменной производительности челюстных погрузчиков

Сменная производительность челюстных погрузчиков типа ПЛ-1В, ЛТ-65Б определяется по формуле

 

ПСМ

=(Т - tП) × КВ × QЛ

tЗ + tП × m

, (3.32)

где Т – продолжительность смены, с;

tП – время на выполнение подготовительно-заключительных работ, с,

tП = 3600 с;

КВ – коэффициент использования рабочего времени, КВ =0,8–0,85;

QЛ – грузоподъемность лесовоза, м3 (из табл. 3.6);

tП – продолжительность погрузки одной пачки, с, tП =200–220 с;

m – число пачек, погружаемых на один автолесовоз

m = QЛ QП × j

, (3.33)

 

где QП – грузоподъемность погрузчика (табл. 3.7, грузоподъемность в т не- обходимо выразить в м3), м3;

φ – коэффициент использования грузоподъемности, φ=0,9–0,92;

tЗ – время на подготовку подвижного состава к погрузке и его отправке,

с, tЗ =350–500 с.

Т а б л и ц а 3.6

Нормативы нагрузки на рейс автолесовозов, м3

Вид лесовозных дорог	Вид груза	Автомобили с прицепами-роспусками грузоподъемностью
15 т и более	8 т и более
КрАЗ- 255Л	МАЗ- 509А	УРАЛ -375	КамАЗ- 5320	МАЗ- 500	ЗИЛ- 131	ЗИЛ- 130
Лежневая, грунтовая, снежная	Хлысты Сортименты
Грунтовая, ес- тественная	Хлысты Сортименты							8,5
Колейная ж/б, гравийная, ле- дяная, асф.- бетонная	Хлысты Сортименты

 

Т а б л и ц а 3.7

Техническая характеристика челюстных лесопогрузчиков

Наименование	ПЛ-1В	ПЛ-1Г	ЛТ-65Б	ЛТ-188
Базовый трактор	ТДТ-55А	ТЛТ-100	ТТ-4М	ТТ-4М
Грузоподъемность, т	3,2	3,2	3,5	4,0
Наибольшая высота подъема груза, м	2,8	3,5	4,0	4,0

 

При вывозке с лесосеки сортиментов автолесовозы и сортиментово- зы часто оборудуется манипулятором для самопогрузки и поэтому потреб- ность в челюстных погрузчиках отпадает.