Валочно-пакетирующая машина

крепление.dwg

Формовочные уклоны 3
Неуказанные радиусы 2 мм max
Общие допуски по ГОСТ 30893.1: h14

Общий вид.cdw.dwg

- Отсек двигателя и гидросистемы
Валочно-пакетирующая

Диск.dwg

Общие допуски по ГОСТ 30893.1: h14
Коэффициент смещения
Степень точности ГОСТ1643-81

Головка.dwg

- Верхние зажимные рычаги
- Нижние зажимные рычаги
- Корпус режущего органа
- Гидроцилиндры привода зажимных рычагов
- Гидроцилиндр механизма поворота ЗСУ
в поперено-вертикальной плоскости
- Кронштейн крепления ЗСУ к стреле
валочно-пакетирующей

4 Расчет основных узлов.docx

4 Расчет основных узлов
1 Расчет нагрузок на элементы захватных устройств ЗСУ
В соответствии с содержанием полного реализуемого цикла работы ЗСУ остановимся последовательно на отдельных выполняемых ими рабочих операциях:
Рисунок 4.1 – Расчетная схема привода захватов ЗСУ при натяге дерева
a-схема ЗСУ; б-схема сил действующих в захвате; 1-рукоятка гидроманипулятора; 2- корпус ЗСУ; 3-срезаемое дерево; 4-зажимные рычаги захвата; 5-срезающее устройство; 6-привод захвата; 7-гидроцилиндр наклона ЗСУ
Натяг дерева при его срезании производится с целью исключения зажима пильного механизма. Это может быть обеспечено при условии что сила трения FTP между рычагами и стволом дерева будет больше силы Рн натяга ствола (рисунок 4.1).
Для упрощения анализа заменим распределенные нормальные силы действующие со стороны зажимных рычагов на дерево равнодействующими в точках А и Б а распределенные на некотором участке силы прижима дерева к корпусу ЗСУ - равнодействующей NK приложенной в точке В. При проецировании сил на ось У получим:
где n - число зажимных рычагов в ЗСУ; f - коэффициент трения ствола о рычаги захвата (при наличии гребенки на захватах и корпусе ЗСУ f = 08-10); Np-нормальная реакция на рычаге со стороны дерева (nNр cosα=NK - суммарная нормальная сила прижима дерева к корпусу ЗСУ).
Согласно (4.1) условие натяга дерева примет вид
где kн- коэффициент запаса натяга: kн= 12-13. Отсюда усилие прижима рычага к дереву
Условие равновесия зажимного рычага относительно шарнира С1: . Из этого уравнения можно найти усилие гидроцилиндра привода одного зажимного рычага. С учетом формулы (4.2)
Наклон дерева на рукоять позволяет за счет перемещения центра тяжести дерева к оси поворота манипулятора уменьшить нагруженность последнего и повысить устойчивость машины при переносе дерева.
На рис. 6.5 а приведена расчетная схема системы «дерево-ЗСУ» на рисунке. 4.2 б-расчетная схема дерева как свободного тела находящегося в равновесии под действием внешних сил и реакций отброшенных связей. На рисунке 4.2 в г изображены расчетные схемы соответственно захвата разжимаемого деревом и захвата в котором дерево под действием силы тяжести прижимается к корпусу ЗСУ причем рисунок 4.2 в соответствует нижнему захвату (сечение X-X) а рисунок 4.2 г-верхнему (сечение Х1-Х1). Условие равновесия зажимного рычага относительно точки СА (рисунок 4.2 в):
где n1- число зажимных рычагов рассматриваемого захвата; Np1 - составляющая реакции со стороны дерева на зажимном рычаге.
В случае верхнего захвата составляется уравнение равновесия рычага относительно точки С2 откуда усилие привода одного рычага
где - нормальная реакция со стороны дерева на зажимном рычаге.
В формулах (4.3) и (4.4) неизвестными являются реакции и сила . Для определения составляется уравнение равновесия дерева относительно точки 02 (рисунок 4.2 б):
откуда пологая получим
Рисунок 4.2 - Расчетные схемы привода захватов ЗСУ при наклоне дерева на рукоять манипулятора.
Соответственно из уравнения равновесия дерева относительно точки 01 (рисунок 4.2 б)
из условия — Rд2 найдем
Для определения реакций и используем выражение . Соответственно для нижнего и верхнего захватов:
где п2 — число зажимных рычагов захвата в плоскости Х1-Х2.
Примем что и . С учетом (4.7)
Преобразуя формулы (4.2) и (4.4) (4.5)-(4.8) получаем формулы для определения усилий привода рычагов соответственно нижнего и верхнего захватов:
Перенос дерева в наклонном положении «от себя» (рисунок 4.3) может иметь место сразу после срезания наклоненного дерева ВПМ типа ЛП-2 ЛП-19 при пакетировании на земле или в конике машины. Расчет усилий привода рычагов ЗУ в этом случае аналогичен изложенному выше. Отличительной особенностью технологического процесса является то что в силу наклона дерево стремится прежде разжать не нижний а верхний захват.
Расчетная схема верхнего захвата для двухзахватного ЗСУ в плоскости X—X сходна со схемой на рисунке 4.2 в а нижнего - со схемой на рисунке 4.2 г. Поэтому формулы (4.3) (4.4) (4.8) справедливы и для рассматриваемого случая при принятом допущении что дерево перемещается равномерно.
Из схемы на рисунке 4.3 следует что
Тогда для верхнего и нижнего захватов из формул (4.3) (4.4)с учетом зависимостей (4.8) получаем
где и — число рычагов соответственно верхнего и нижнего захватов.
Рисунок 4.3 - Расчетная схема привода захватов ЗСУ при наклоне дерева «от себя»
Расчет будем производить по схеме ЗСУ при наклоне дерева «от себя»
С учетом геометрических параметров рычагов проектируемого ЗСУ составим алгоритм расчета в пакете MathCAD 11.
В результате вычислений получим
Текст алгоритма приведен в приложении Б.
2 Прочностные расчеты
Рассмотрим один из случаев опасного нагружения ЗУ: подъем за один конец дерева максимального объема; одновременно дерево перемещается в пачку манипулятором на вылете при котором плечо усилия на штоке гидроцилиндра рукояти является максимальным.
Как показано на рисунке 4.4 а зажимные рычаги при подтаскивании приподнятого дерева разворачиваются на некоторый угол относительно продольной оси дерева и соответственно на некоторый угол си относительно вертикали. При этом рычаги упираются нижними частями в ствол дерева условно в точках А и Б а верхней частью— в точках А и Б как бы заклинивая его.
Рисунок 4.4 - Расчетные схемы зажимных рычагов захватов машин
На каждый рычаг в поперечной плоскости X - X захвата (рис. 6.8 б) в точке С2 действует сила Р3 — Рцcos(α2) в точке А (Б- сила RAx = nGД cos ах + fв (1 — п) Сд sin а1 и реакция NР нагружающая рычаг в этой плоскости изгибающим моментом Мизгп.
Сила Рц может быть определена по формулам (4.3-4.4).
При подтаскивании дерева в пачку захват испытывает одновременно изгиб с кручением под действием внешних сил и реакций действующих на зажимные рычаги перпендикулярно к поперечной плоскости захвата X-X (рисунок 4.4 в). Изгиб вызывается силами Рx=Fсопр и PZ=GДmax mах в шарнире О соединяющем захват с рукоятью манипулятора.
Изгибающий момент в вертикальной продольной плоскости захвата относительно сечения I-I
где — коэффициент динамичности.
Учитывая выражения для сил Рx max и Pz max после преобразований получим
( cм. на рисунке 4.4)
Аналогично определяется изгибающий момент в сечении II—II:
Реакция РА находится из условия равновесия зажимного рычага относительно опоры а:
На зажимной рычаг действует крутящий момент
Построив эпюры изгибающих и крутящих моментов в двух плоскостях от указанных выше сил можно найти размеры опасных сечений по допускаемым напряжениям известными методами сопротивления материалов.
Для изготовления захватов рекомендуется применение низколегированных сталей (например марок 10ХСНД 15ХСНД) как и для изготовления стрелы и рукояти.
Зажимной рычаг - кривой брус - характеризуется радиусом кривизны r и высотой h. В случае rh≥8 напряжения в рычаге определяются по формулам для кривых брусьев. При расчете на прочность ЗСУ валочных и валочно-пакетирующих машин рассматриваются два случая опасного нагружения: натяг ствола; перенос срезанного дерева в наклонном положении. В первом случае консольный конец зажимного рычага подвергается действию изгибающих моментов в двух вертикальных плоскостях и крутящего момента от силы трения Npf в точке контакта А. Во втором случае на консольный конец зажимного рычага связанный с деревом действуют также комбинированные нагрузки — крутящие и изгибающие моменты. Значения действующих сил изгибающих и крутящих моментов находятся по приведенным выше зависимостям с учетом компоновочно-кинематической схемы ЗСУ.
При проектировании захватных устройств производится расчет давлений во втулках шарнира рычага и шарнира штока гидроцилиндра.
С целью повышения качества проектирования и снижения материальных затрат применим САПР а в частности программу T-Flex CAD 11.
Применение САПР на производстве сокращает число ИТР повышает производительность. Это достигается путем рационального распределения функций между компьютером и человеком.
Проектирование будем производить в несколько этапов:
Составим схему нагружения рычага и определим необходимые геометрические параметры
Рисунок 4.5 - Схема нагружения
По выбранным параметрам создаем 3D-модель рычага и нагружаем ее ранее рассчитанными силами согласно схеме нагружения.
Рисунок 4.6 - 3D- модель рычага
По введенным данным программа проводит расчет и анализ напряжений деформаций перемещений и запаса прочности.
Для рычага выбираем сталь со следующими параметрами:
Коэффициент Пуассона
Предел прочности на разрыв
Предел прочности на сжатие
Коэффициент линейного расширения
Удельная теплоемкость
Рисунок 4.7 – Перемешения
Максимальное перемещение составляет 000052421 м и является допускаемым.
Рисунок 4.8 – Деформации эквивалентные
Эквивалентные деформации также находятся в пределах нормы.
Рисунок 4.9 – Напряжения эквивалентные
Рычаг равномерно напряжен но имеются концентраторы напряжений. несмотря на это напряжения в норме.
Рисунок 4.10 – К-т запаса по эквивалентным напряжениям
Коэффициент запаса по всему сечению рычага больше минимально допускаемого. Это очень важно с точки зрения безопасности работ на лесосеке.
Проанализировав полученные результаты можно с уверенностью сказать спроектированный рычаг полностью отвечает заданным требованиям.
3. Расчёт надёжности
В качестве примера для расчёта надёжности рассчитаем специальный подшипник качения.
Вероятность безотказной работы определяется с вероятностью выполнения условия:
где P- динамическая эквивалентная нагрузка Н;
С- динамическая грузоподъёмность Н;
L-заданный ресурс об;
р- показатель степени принимаем равным 3;
Среднее значение динамической грузоподъёмности в соответствии с ГОСТ 18855-82 принимается:
где - 90 %-ая динамическая грузоподъёмность (20000 Н) предполагает что динамическая и статическая грузоподъёмность распределены по нормальному закону. Тогда вероятность определяется по квантили нормального распределения:
где =027 и =012 –коэффициенты вариации динамической и статической нагрузки.
где -коэффициент запаса по средним нагрузкам:
где L-заданный ресурс оборотов определяется по формуле:
где n- частота вращения ротора равная 600 обмин;
-требуемый ресурс равный 5000 часов.
Следовательно условие безотказности работы подшипника ротора для данных условий работы выполняется.
4 Эстетика и эргономика проектируемого оборудования
Создание машины с первоначальных этапов должно вестись с учетом требований и методических указаний по оценке соответствия лесозаготовительных машин и оборудования требованиям безопасности и эргономики. Макетные и опытные образцы машины подлежат снятию с испытаний если их параметры не соответствуют требованиям безопасности и эргономики.
Оценка безопасности и эргономики проводится при выполнении следующих испытаний и оценок: первичной технической экспертизе; лабораторных испытаниях; функциональной технологической эксплуатационной динамической оценках и заключительной технической экспертизе.
При проведении первичной технической экспертизы дается предварительная оценка условий безопасности (при сборке наладке опробовании машины в работе). При предварительной оценке условий безопасности определяют: наличие и надежность ограждения опасных узлов; безопасность входа на рабочее место и схода с него; безопасность управления; удобство и безопасность проведения ежедневных технических уходов; надежность работы стопоров замков и других механизмов неисправность которых может привести к травмированию обслуживающего персонала; соответствие габарита машины в транспортном положении требованиям безопасности проезда под линиями электропередач по дорогам и дорожным сооружениям; обзорные качества; тормозные качества; наличие в кабине систем обогрева плафона для внутреннего освещения стеклоочистителя мягкого амортизирующего сиденья термоса аптечки розетки напряжением ниже 36 В; наличие устройства для фиксации технологического оборудования в транспортном положении; наличие сигнализации ее слышимость и видимость в зоне работы; наличие устройств предупреждающих аварии при выходе из строя гидросистемы (гидрозамки предохранительные перепускные клапаны и т. д.) их надежность в обеспечении безопасности работы; наличие предупредительных надписей; пожаробезопасное расположение топливного бачка и карбюратора пускового двигателя; расположение емкостей с горюче-смазочными материалами с точки зрения противопожарной безопасности. По результатам предварительной оценки составляют акт о возможности допуска машины к испытаниям.
При лабораторных испытаниях определяются следующие санитарно-гигиенические показатели: параметры шума и вибрации на рабочем месте машиниста а также на поверхностях с которыми контактируют его руки; концентрация окиси углерода и паров бензина в зоне дыхания машиниста; величина усилий на органах управления; число длительность и последовательность включений органов управления; удобство рабочей позы машиниста при выполнении технологических операций; обзорные качества; тормозные качества; статическая устойчивость; освещенность рабочих зон; температура воздуха в кабине зимой и летом.
При функциональной технологической эксплуатационной и динамической оценках обосновываются безопасные способы выполнения операций и приемов уточняются параметры технологического оборудования и машины. Разрабатываются рекомендации и перечень мероприятий по снижению числа включений рабочих органов на левую и правую руки машиниста. Выполняется статистический анализ всех показателей. При этом также проверяется удобство доступа к узлам и механизмам безопасность при их эксплуатации и ремонте.
При заключительной технической экспертизе должна проводиться окончательная проверка соответствия машины «Основным требованиям безопасности к конструкции машин и мотоинструментов применяемых на лесозаготовках». Все виды испытаний и оценок лесозаготовительных машин должны отвечать требованиям «Положения о порядке испытаний экспериментальных и опытных образцов машин» и инструкциям по технике безопасности при работе на каждой конкретной машине. В процессе испытаний необходимо соблюдать «Правила техники безопасности и производственной санитарии на лесозаготовках лесосплаве и в лесном хозяйстве» и требования ГОСТ 12.3.015—78.

2 Разработка схем.docx

2 Разработка принципиальных схем проектируемого оборудования
1 Разработка гидравлической схемы
Валочно-пакетирующая машина ЛП-19В предназначена для спиливания деревьев и подготовки из них пачек для последующей транспортировки к погрузочному пункту.
Принципиальная гидравлическая схема ЛП-19 приведена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 – Принципиальная гидравлическая схема
Базой для этой машины служит гусеничный экскаватор ЭО-4121 с гидрообъёмной трансмиссией. Для привода гусениц и поворота платформы применены аксиально-поршневые гидромоторы 125 развивающие на своём валу Мкр=26 кг·м при p=160 кгс. Для защиты участков гидросистемы привода гусениц и поворота платформы от перегрузок при реверсах предусмотрены блоки напорных клапанов 4 прямого действия. При превышении давления сверх допустимого в любой из полостей гидромоторов срабатывает один из соответствующих клапанов давления.
Навесное оборудование ЛП-19В состоит из стрелы с рукоятью на которой укреплены стойка для захвата деревьев и срезающий механизм. Стойка имеет две пары захватов для зажима дерева его удержания при пилении переносе и укладке в пакет. Привод захватов осуществляется от гидроцилиндров 3 (для замыкания малых захватов) и 13 (для замыкания больших захватов). Стойка захватов перемещается гидроцилиндрами 12.
Изменение вылета стрелы и подвод стойки захватов к спиливаемому дереву обеспечивается гидроцилиндрами 10 и 11. Для исключения самопроизвольного опускания стрелы рукояти и стойки захватов и самопроизвольного открывания захватов во время манипуляций с деревом предусмотрены гидравлические замки блокирующие движение поршней гидроцилиндров в случае разгерметизации любого из участков гидросистемы. Для защиты этих участков от перегрузок предусмотрены напорные клапаны 9.
Срезающий механизм состоит из дисковой фрезы. Приводом пилы служит аксиально-поршневой гидромотор 6.
Для фильтрации рабочей жидкости служат три фильтра 19 установленные на сливной гидролинии. Контроль температуры рабочей жидкости осуществляется по указателю температуры. При чрезмерном нагреве жидкости её пропускают через теплообменник 15. При необходимости теплообменник выключают а поток рабочей жидкости направляют через клапан 16.
Для заправки гидробака служит специальный шестеренный насос 17 типа НШ-46. В линии заправки предусмотрен фильтр 18.
Гидроцилиндры стрелы рукояти стойки захватов и замыкания больших захватов управляются четырехсекционным распределителем 14. Гидродвигатели срезающего механизма гидромотор поворота платформы и гидроцилиндры малых захватов управляются трехсекционным гидрораспределителем 24 гидромоторы привода правой и левой гусениц приводят в работу через гидрораспределители 23. Все гидрораспределители гидропривода ЛП-19В трехпозиционные пятиходовые и имеют ручное управление. В конструкции этих распределителей есть напорные клапаны которые ограничивают давление на соответствующем участке гидросистемы.
Трех- и четырехсекционные гидрораспределители подключены так что при одновременном включении любых двух секций этих распределителей гидродвигатели работали каждый от своего насоса. При нейтральном положении секций трехсекционного гидрораспределителя все гидродвигатели подключенные к четырехсекционному гидрораспределителю приводятся в работу от суммарного потока рабочей жидкости двух насосов.
Из гидросхемы видно что работать с навесным оборудованием ЛП-19В можно только тогда когда гидрораспределители 23 занимают нейтральное положение т.е. статичном положении гусениц экскаватора.
В гидроприводе валочно-пакетирующей машины ЛП-19В применены сдвоенные аксиально-поршневые насосы смонтированные в едином корпусе. Суммарная максимальная подача насосов 330 лмин рабочее давление на выходе 160 кгс предельное – 250 кгс полный КПД насосов =0845.
Блоки цилиндров насосов жестко связаны траверсой 20 регулятора мощности и могут поворачиваться на угол 25.
Регулятор мощности выполнен в виде двухступенчатого золотника 21 нагруженного с одной стороны пружиной 22 а с другой давлением и создаваемыми каждым из насосов. Когда насосы работают при низком давлении пружина 22 удерживает золотник в крайнем левом положении благодаря чему насосы имеют наибольшую подачу. При повышении давления золотник регулятора перемещается вправо сжимая пружину. Это вызывает изменение угла наклона блоков цилиндров насосов и уменьшении их подачи. Однако общая потребляемая мощность при этом остаётся неизменной.
Таким образом благодаря регулятору обеспечивается полное использование мощности приводного двигателя насосов а между потребителями эта мощность распределяется так что суммарная мощность остаётся постоянной.
2 Разработка электрической схемы
Принципиальная электрическая схема ЛП-19В приведена на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 – Принципиальная электрическая схема
Расшифровка обозначений приведена в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Основные элементы
Блок управления подогревателем 31.3761 ТУ37.459.046-82
Подогреватель жидкостный 15.8108 ТУ37.001.1194-83
Пульт кнопочный ЛП19В-01.015. 02.120
Датчик уровня масла ЛП19В-0102.40.008 СБ
Агрегат отопительно-вентиляционный АОВ1-032.01.У2-24 114.3.246.001 ТУ
Датчик указателя давления ММ 355 ТУ 37 003.387-78
Датчик указателя температуры ТМ 100В ТУ 37.003 800-77
Патрон лампы ЛВ211-329 ТУ 37.003 489-79 Лампа А24-1 ГОСТ 20231-86
Плафон потолочный 19.3714.04 ТУ37.003.751-80 Лампа А24-21-3 ГОСТ 20231-88
Фара противотуманная ФГ152АВ ТУ 37.003.751-80 Лампа АКГ24-70 ГОСТ 20231-88
Фонарь контрольной лампы ПД-20К ТУ 37.003.293-72 Лампа А24-1 ГОСТ 20231-86
Фонарь контрольной лампы ПД-20Л ТУ 37.003.293-72 Лампа А24-1 ГОСТ 20231-86
Блок предохранителей ПР13А ТУ37.003213-78
Предохранитель 293722 20А
Генератор 1702 3771 ТУ37.463134-94
Батарея СТ-182-ЭМ-ГОСТ 959-91
Сигнал звуковой С313 ТУ37.003.688-75
Реле РС 530 ТУ 37.003.688-75
Реле 113747 ТУ 37.003.715-80
Вентилятор с электродвигателем 62.3730
Стартер 253708-01 ТУ 37.0031059-81
Стеклоочиститель 551.5206.010 ГОСТ 18699-73
Насос с электродвигателем 35.3730 ТУ 37.003.1186-87
Указатель тока АП171-01 ОСТ 37003.069-83
Приемник указателя температуры УК 171-АВ ТУ37.003615-79
Приемник указателя температуры УК 171-АМ ТУ37.003615-79
Приемник указателя уровня топлива У6170 ТУ37.003614-79
Приемник указателя давления масла УК170-01 ТУ37.003103-79
Выключатель 463710 ТУ37.0031079-81
Выключатель ВК 3186 ТУ37.003400-73
Продолжение таблицы 2.1
Выключатель ВК 322 ТУ37.003402-73
Кнопка КМ1-1В 01.00.360.011 ТУ
Датчик ТМ111 ТУ37.0035609-77
Датчик ММ111-Д ТУ37.003546-76
Розетка штепсельная ПС 500.3723200 ТУ37.003218-77
Диод КД 209А аАО336469ТУ
Электромагнит гидрораспределителя

3 Компоновка проектируемого оборудования.docx

3 Компоновка проектируемого оборудования
1 Варианты сменного рабочего оборудования
Конструкция манипуляторной машины может оставаться неизменной а по желанию заказчика меняются разнофункциональные рабочие органы. При этом заказчик может приобрести несколько типов рабочих органов сменяемых в условиях поочередного выполнения нескольких видов работ.
Рисунок 3.1 Функциональное расширение ВПМ
Модульный принцип очень удачно разрешает потребность в функциональной новизне (возможности для потребителя) и конструктивной преемственности (возможности для изготовителя).
Первая модель ЛП-19 родилась в 1974 году путем скрещивания двух разноотраслевых машин — трелевочного трактора ТТ-4 и гусеничного одноковшового гидравлического экскаватора ЭО-4121А. Конвертирование нелесного экскаватора оказалось весьма удачным для лесозаготовок.
Основным вариантом комплектации является рабочий орган и рукоять манипулятора обеспечивающие срезание деревьев и формирование пачек из срезанных деревьев с их подсортировкой (по породам крупности или качеству древесины)
или без подсортировки непосредственно на земле (или в накопителе) сзади валочно-пакетирующей машины.
В ближайшие несколько лет базовый модуль ЛП-19 будет поставляется заказчикам в 96 исполнениях:
) управление (1.1 — рычажное; 1.2 — сервоуправление);
) кабина (2.1 — с отопителем; 2.2 — с отопителем-кондиционером фирмы «Конвекта»);
) двигатель (3.1 — мощностью 956 кВт модели А-01М от ЛП-19А и ЛП-19Б-01; 3.2 — мощностью 136 кВт модели ЯМЗ-238Г);
) опорно-поворотное устройство (4.1— диаметром 1600 мм с планетарным редуктором; 4.2 — диаметром 1250 мм фирмы «Либхерр»);
) гусеницы тракторного типа (5.1 — шириной 500 мм; 5.2 — шириной 600мм)
) базовая часть манипулятора (6.1 — от ЛП-19А длиной 322 м; 6.2 — от ЛП-19Б-01 длиной 45 м; 6.3 — составная стрела экскаваторного типа).
Рисунок 3.2 Схема исполнения базового модуля ЛП-19В
С начала 1995 года изготавливают гусеничные тележки с выравнивателями полноповоротной платформы для работы в горной и холмистой местности. Увеличено количество типов гусеничных лент (500 600 630 900 и 1200 мм) и применяются мотор-колеса в машинах для рубок ухода за лесом. Кроме того в машинах для рубок ухода в молодняках способами кронокошения возможно применять базовые части манипуляторов вылетами 125-135 15 и 18 м.
Рисунок 3.3 Сменное манипуляторное оборудование
Система изделий значительно расширена за счет создания машин принципиально нового поколения на основе унифицированного манипуляторного транспортно-энергетического модуля. Машина с набором рабочих органов становится высокоунифицированной системой многоотраслевого назначения.
Рисунок 3.4- Захватно-срезающие устройства
Рисунок 3.5- Сменные кусторезы
Рисунок 3.6 – Сменные погрузчики
Рисунок 3.7 - Сменные органы для земляных работ
2 Варианты компоновок захватно-срезающих устройств
В настоящее время в нашей стране и за рубежом на лесосечных работах широкое распространение получила машинная валка деревьев как однооперационными так и многооперационными машинами: валочными валочно-пакетирующими валочно-трелевочными валочно-сучкорезными валочно-сучкорезно-раскряжевочными валочно-транспортными. Рабочие органы перечисленных машин включают устройства: срезающее валочное захватное сучкорезное и др.
Валка деревьев является начальной операцией технологического процесса заготовки древесного сырья. Способы выполнения этой операции определяют конструкцию рабочих органов и машины в целом. В настоящее время наибольшее распространение получили две принципиально различные группы машин: рычажные и манипуляторные.
Используя всю имеющуюся информацию по ЗСУ можно дать анализ функциональных компоновочных схем механизма срезания зажимных рычагов валочного домкрата клина и подвески. Анализ принципиальных схем представленных в изобретениях и оценка конструкции известных машин позволили выявить преобладающие компоновочные решения технологического оборудования. Полученные компоновочные схемы и их элементы могут быть использованы для синтезирования принципиально новых схем при машинном проектировании. На рисунке 3.8 представлены основные принципиальные схемы компоновки механизма резания зажимных рычагов захвата и опорной призмы. В таблице 3.1 дана сравнительная оценка указанных схем.
Рисунок 3.1 – Принципиальные схемы захватно-срезающих устройств в плане
— корпус; 2 — пильная шина; 3 — гидромотор; 4 — подвижный зажимной рычаг; 5 — неподвижный зажимной рычаг; 6 — подрезающий нож; 7 — соединение с манипулятором
Таблица 3.1 – Сравнительная оценка компоновочных схем
Признаки конструкции
а Используется в машинах ЛП-2 «Оса 670»
Компактна хорошо заглубляется в снег
Расположение перемычки недопила зависит от диаметра ствола имеет функциональные ограничения
б Используется в машине ЛП-19
в Используется с одним неподвижным зажимным рычагом в машине «Вольво БМ 900»
Компактна хорошо заглубляется в снег. Перемычка недопила фиксируется между подрезающим ножом и пильной шиной
Имеются затруднения с размещением валочного домкрата (клина)
г Используется в машине ЛП-17 ЛП-49
Перемычка недопила ствола всегда расположена в направлении валки удобно монтировать домкрат (клин)
Пильная шина (выпуклая) сложна в изготовлении металлоемка и имеет меньший ресурс чем симметричная
д Используется в машине ВП-80
Компактна перемычка недопила ствола всегда расположена в направлении валки
Имеет функциональные ограничения
е Выполнена проработка к машине «Дятел-1» в 1967г. Пильный орган был ножевого типа.
всегда в направлении валки
Имеет функциональные ограничения. Нагрузки на конструкцию не симметричны
ж Используется в ЗСУ «Кранаб 55»
Увеличивается габарит одного из зажимных рычагов можно использовать только при способе валки с перено* сом всего дерева
з Используется в захватно-срезающем устройстве «Оса 640».
Перемычка недопила ствола расположена всегда в направлении валки
Имеет функциональные ограничениям
и Использована в экспериментальных проработках. Частично применялась в машине ЛП-20
Результаты детального анализа приведенных схем могут быть использованы при обосновании компоновочной схемы ЗСУ отечественных лесозаготовительных машин а также при модернизации и доводке серийно выпускаемых и разрабатываемых машин.
На рисунке 3.9 представлены принципиальные схемы домкратов захватно-срезающих устройств. Устройство представленное на рисунке 3.9 г прошло проверку в 1972—1974 гг. на макетных образцах машин ВП-80 и ЛП-17. Балочный момент этого устройства зависит от грузоподъемного усилия манипулятора (сила Р на рисунке 3.9 а). При этой конструкции требуется чтобы перемычка недопила ствола располагалась строго в направлении валки иначе происходит отклонение дерева при валке от заданного направления. Одним из основных недостатков этого устройства является то что манипулятор должен развивать в каждом цикле большое грузоподъемное усилие рассчитанное на валку максимального дерева. В силу этого увеличивается металлоемкость технологического оборудования машины. Кроме того при этом сложнее будет унифицировать технологическое оборудование манипуляторных машин одного класса предназначенных для выполнения операций пакетирования — трелевки и валки — трелевки в силу различного спектра нагружений при выполнении технологических циклов. Подрезающий нож был использован в машине ВП-80 для подрезания ствола ниже плоскости реза в машине ЛП-17 — на 15—25 мм выше.
Рисунок 3.9 – Принципиальные схемы домкратов ЗСУ
На рисунке 3.9 б приведена схема домкрата которая с 1975 г. используется в конструкции машины ЛП-17 а также была использована в конструкции опытных образцов машины ЛП-49. Валка дерева при этой конструкции производится за счет усилия рычага домкрата и грузоподъемного усилия манипулятора. Применение домкрата позволяет увеличить валочный момент и снизить нагрузки на манипулятор. К недостаткам данной конструкции следует отнести значительное усилие требуемое на внедрение ножа домкрата попадание ножа между ройками; также при мерзлой древесине не всегда происходит достаточное внедрение ножа в древесину. Являясь дополнительной опорой ниже плоскости реза домкрат предотвращает зажим пильной шины. При этой схеме ЗСУ могут быть косорезы. Усовершенствование настоящей конструкции возможно за счет сокращения длины рычага домкрата и предельного приближения его к пильной шине. Сокращение длины домкрата может быть достигнуто за счет использования схемы компоновки пильной шины и зажимных рычагов показанной на рисунке 3.9 в. Нож домкрата и верхняя опора расположенная на опорном рычаге должны быть по возможности приближены друг к другу. Среднюю опору (опорную призму) исключить. Форму и конструкцию ножа домкрата необходимо подобрать из расчета максимального сцепления его со стволом и минимума усилий на внедрение. В настоящее время проверены только плоский нож и нож с трехгранными зубьями.
Схема домкрата с вертикальным перемещением (рисунке 3.9 в) была использована в валочно-трелевочной машине созданной Ленинградской лесотехнической академией им. С. М. Кирова. Испытания указанной машины в 1973 г. в Крестецком леспромхозе ЦНИИМЭ показали что конструкция домкрата позволяет исключить зажим пильной шины и разгружает манипулятор при срезании дерева.
На рисунке 3.9 г показана опорная пята. По этой схеме в 1971 г. в ЦНИИМЭ было разработано захватно-срезающее устройство которое в 1972 г. прошло испытание на машине ЛП-2 в Крестецком леспромхозе. ЗСУ с опорной пятой может найти применение в манипуляторных машинах предназначенных для рубок ухода выборочных рубок рубок с сохранением подроста.
На рисунке 3.9 д е приводятся схемы домкратов с подвижными в вертикальной плоскости опорными призмами.
В качестве технического решения в плане может быть использована схема показанная на рисунке 3.8 в имеющая все зажимные рычаги с гидроприводом или два (один) с гидроприводом а один — консольный неподвижный.
На рисунке 3.9 ж представлена схема с домкратом при котором валка происходит за счет поджатия ствола дерева после срезания (может оставаться перемычка недопила) к опорной призме. Испытания показали что при такой схеме в период поджатия ствола к опорной призме происходит зажим пильной шины. Зажим пильной шины можно исключить за счет подрезания ствола ножом в плоскости основного реза и оставления перемычки недопила ствола. При оставлении перемычки недопила во время отвода пильной шины рез не закрывается за счет того что ствол дерева соединяется и фиксируется на пне перемычкой.
На рисунке 3.9 з показана схема домкрата с полной фиксацией захватно-срезающего устройства с пнем. В данной конструкции опорная призма и зажимные рычаги захвата контактируют с ним; сверху смонтирован пильный орган и валочный рычаг. Настоящая конструкция используется в машине ЛП-53. Достоинствами
данной конструкции являются хорошая фиксация захватно-срезаюшего устройства с пнем и большой валочный момент усилия при срезании и валке не передаются на манипулятор. К недостаткам следует отнести некоторое увеличение высоты пня не всегда четкое обеспечение направленной валки и снижение функциональных качеств за счет того что захват производится дважды: вначале — пня а затем ствола дерева после валки. Направленную валку при данной конструкции можно обеспечить за счет оставлении фиксированной перемычки недопила ствола.
На рисунке 3.9 и представлена схема с захватом дерева ниже и выше плоскости реза с подрезанием ствола в плоскости реза и с оставлением перемычек недопила ствола. Проработка указанной схемы с механизмом срезания ножевого типа проводилась в ЛатНИИЛХП в 1968 г. и в ЦНИИМЭ в 1973 г.
Рисунок 3.10 – Принципиальные схемы захватно-срезающих устройств с клином и с клином-домкратом
В конструкции захватно-срезающих устройств для развития валочного момента могут также применяться клин и сочетание клин-домкрат. На рисунке 3.10 показаны основные возможные схемы их конструкций. Интерес создателей захватно-срезающих устройств к клину заключается в том что он развивает большой валочный момент меньше усилий передает на корпус менее металлоемок и компактен. Конструкция клина может быть прямого непосредственного действия (рисунок 3.10 а в) с передачей усилия на корпус захватно-срезающего устройства. Клин может быть выполнен по принципу валочного клина КГМ-1 (рисунок 3.10 б) применяемого вальщиками с ручной бензопилой. Такой клин может перемещаться за пильной шиной с помощью рычажной системы.
На рисунке 3.10 г д показаны схемы комбинированных конструкций состоящих из почти плоского клина входящего в рез и домкрата в виде силового цилиндра или подвижной в вертикальной плоскости опорной призмы. В некоторой степени принцип действия этих двух конструкций напоминает валочную лопатку применяемую вальщиками.
Способ валки деревьев усилия воспринимаемые манипулятором функциональные возможности машины во многом определяются конструкцией подвески или стойки. На рисунке 3.11 представлены схемы основных конструкций стоек и подвесок используемых в отечественных и зарубежных машинах. Основным признаком который характеризует конструкцию подвески или стойки является число горизонтальных и вертикальных шарниров обеспечивающих степени свободы и избирательную или функциональную способность захватно-срезающего устройства и в целом машины. Кроме того подвеска и стойка характеризуются углами поворотов конструкцией приводов и последовательностью шарниров. Обычно суммарный угол поворота захватно-срезающего устройства в вертикальной плоскости должен составлять не менее 120° а в горизонтальной плоскости — не менее 240°.
Рисунок 3.10 – Принципиальная схема подвесок ЗСУ
- стойка; 2 - Подвеска; 3 - горизонтальный шарнир; 4 – вертикальный шарнир
На рисунке 3.11 а представлена схема стойки с одним горизонтальным шарниром применяемая в машинах ЛП-2 ЛП-19. Схема проста в изготовлении надежна в работе но при такой конструкции при зажиме наклонных деревьев а также в случаях когда машина расположена не горизонтально возникают большие усилия передаваемые на манипулятор и пильную шину что снижает их ресурс. Кроме того при одном шарнире уменьшаются функциональные возможности машины.
На рисунке 3.11 б приведена схема с двумя горизонтальными шарнирами применяемая в основном в зарубежных машинах («Локомо 961Т» «Оса 670» «Кранаб 55» и др.). Такая конструкция позволяет снизить нагрузку на технологическое оборудование.
На рисунке 3.11 в дана схема также с двумя горизонтальными шарнирами. Эта схема использована в ВТМ ВП-80 и ВП-100.
На рисунке 3.11 г характеризует подвеску состоящую из двух горизонтальных и одного вертикального шарниров. Данная подвеска с приводом относительно манипулятора с помощью тяг пантографа применяется на машине ЛП-17. В 1976—1977 г. на Оленинском полигоне прошла испытания на машине ЛП-17 подвеска с приводом относительно манипулятора с помощью гидроцилиндра. Привод захватно-срезающего устройства относительно вертикального шарнира отсутствовал.
Следует однако отметить что при указанной конструкции подвески при зажиме и валке дерева передаются значительные усилия на манипулятор машины ввиду недостаточного числа степеней свободы. Отмеченные усилия могут быть уменьшены за счет применения плавающего положения гидроцилиндра привода подвески относительно манипулятора.
Усилия на технологическое оборудование могут быть значительно снижены при использовании конструкций подвесок показанных на схемах рисунке 3.11 д е. Указанные подвески могут применяться в машинах предназначенных для сплошных рубок без сохранения подроста. Так машины «Вольво БМ 900» «Оса 705260» «Оса 705270» «Локкери» «Валмет 880КК» и другие оснащены подвесками с 4 и 5 шарнирами.
В мировой практике лесозаготовок на валочных валочно-пакетирующих и валочно-трелевочных машинах наибольшее применение нашли срезающие устройства которые можно разделить на две группы: с образованием стружки при резании (цепные пилы дисковые пилы фрезы); без стружкообразования (ножевые срезающие устройства). Основные параметры срезающих устройств: рабочая длина механизма срезания скорость резания скорость надвигания мощность привода размеры масса и др. На рисунке 3.12 приведены различные принципиальные схемы срезающих устройств.
В зависимости от принципа подвода мощности различают срезающие устройства с гидравлическим механическим и импульсным приводами (рисунок 3.12 н) в последнем перерезание дерева осуществляется благодаря накопленной кинетической энергии ножа. В этом случае потенциальная энергия может создаваться давлением воздуха или пороховыми газами.
В настоящее время наибольшее распространение получили цепные срезающие устройства (рисунок 3.12 а). Варианты б и д находятся в стадии экспериментирования. Цепное срезающее устройство состоит из пильной цепи направляющей шины ведущей (приводной) звездочки и механизма надвигания. Привод пильной цепи и механизма надвигания пильной шины на ствол дерева осуществляется гидромоторами и гидроцилиндрами. Изготавливаются пильные цепи с направляющими хвостовиками и седлающего типа. Пильные цепи седлающего типа позволяют снизить трудоемкость изготовления пильной шины и повысить поперечную устойчивость при пилении.
Рисунок 3.12 - Компоновочно-кинематические схемы срезающих устройств
Ножевые срезающие устройства (рисунок 3.12 г е ж и к) нашли широкое применение за рубежом (в США Канаде). Достоинством ножевых срезающих устройств являются простота конструкции надежность в эксплуатации быстрота резания. Основные недостатки — значительные размеры ограничивающие диаметр срезаемого дерева (обычно до 60 см) расслоение комлевой части древесины в зоне срезания особенно при резании мерзлой древесины. В последнее время находит применение спирально-ступенчатый дисковый режущий механизм (рисунок 3.12 м) уменьшающий расслоение древесины в зоне резания. Проводятся также исследования термомеханического способа резания древесины с использованием электромагнитного поля сверхвысоких частот (СВЧ) при перерезании древесных стволов ножами бесстружечного резания (рисунок 3.12 о) в условиях отрицательных температур. Эти исследования проводятся с целью уменьшения повреждаемости перерезаемой зоны древесины и сокращения ее потерь.
Для срезания деревьев разработаны также устройства с дисковыми кольцевыми коническими и цилиндрическими фрезами. На рисунке 3.12 в показана фреза цилиндрическая имеющая резцы расположенные на гранях вала перед выемками. Режущая кромка резца образована путем пересечения боковой поверхности конуса с его основанием. Резцы устанавливаются на валу таким образом что при вращении их между плоскостью фрезерования и боковой поверхностью образуется задний угол а между режущей кромкой и плоскостью фрезерования — угол резания Аналогичные фрезы выполняются также путем набора съемных резцов.
Фирма «Дротт» для валочно-пакетирующей машины Дротт-40 создала ЗСУ с цилиндрической фрезой для срезания деревьев диаметром до 60 см в плоскости реза. Ширина пропила после прохода фрезы составляет 635 см. Эта фреза однако сложна в эксплуатации и потребляет значительную мощность (до 100 кВт).
Для валочных машин работающих напроход без остановки у срезаемого дерева в перспективе могут быть применены дисковые фрезы (рисунок 3.12 з л). Такие фрезы могут быть с центральным приводом (рисунок 3.12 л) и внецентренным приводом (рисунок 3.12 з).
Известны валочные машины ЭТУ-075 на которых установлена дисковая фреза с центральным приводом при диаметре фрезы 15 м ширине пропила 0045 м и приводной мощности около 74 кВт. Значительные работы в этом направлении проведены и в ЦНИИМЭ. Созданы опытные образцы фрезы с внецентренным приводом диаметром 13 м и с различными резцами шириной пропила 50 мм со скоростью надвигания до 48 смс и скоростью резания до 20 мс. Мощность на резание составляет около 100 кВт.
3 Разработка общего вида оборудования
Валочная головка является главной частью валочно-пакетирующей машины. От ее технологических параметров во многом зависит производительность всей машины. Поэтому необходимо очень серьезно подходить к выбору компоновочной схемы валочной головки.
Выбранная компоновка проектируемой головки должна обеспечить максимальную функциональность надежность компактность удобство эксплуатации.
Прочная рама выполнена из низколегированной стали повышенной прочности. Прочная рама позволяет обрабатывать большие стволы и спиливать в один прием.
Четырехзахватная конструкция с литыми рычагами для максимальной износостойкости. Позволяют предварительно объединять маленькие стволы в пачки с помощью арочного захвата.
Для обеспечения функции поперечного наклона используем буферный цилиндр. Данная система может поворачивать валочную головку в поперечном направлении на угол до 40о что позволит беспрепятственно валить деревья со значительным естественным наклоном. На рисунке 3.13 приведена принципиальная схема.
Рисунок 3.13 – Система поперечного наклона
Широкое применение путем остановки и отвода дисковой пилы после спила головку можно безопасно разместить для обрезки сучьев удаления верхушки обрезки сучьев на комле а также в качестве захвата для транспортировкии пакетирования.
Рисунок 3.14 – Схема подачи пильного диска
Внецентренный привод пилы позволяет срезать дерево диаметром до 56 см при диаметре пилы 89 см.
Низкие затраты на техобслуживание и экономия энергии поскольку лезвие дисковой пилы стационарно и оно убирается между распиливанием то существенно снижается вероятность повредить зубья. Поскольку для обеспечения работы диска требуется меньше мощности базовой машины потребление топлива снижается по сравнению с высокоскоростной дисковой пилой непрерывного действия.
В валочной головке используем пильные диски со сменными фиксаторами зубьев и вращающимися четырехугольными зубьями.
Рисунок 3.15 - Пильный диск со сменными фиксаторами зубьев и вращающимися четырехугольными зубьями
Разработанный общий вид проектируемого оборудования представлен в приложении В.

1 Анализ конструкций и направлений.docx

1. Анализ конструкций и направлений
1Анализ конструкций аналогичных разрабатываемой
Валочно-пакетирующие машины (ВПМ) предназначены для выполнения валки деревьев и укладки их в пачки для последующей трелевки скиддерами (трелевочными машинами с пачковым захватом). По типу технологического оборудования ВПМ классифицируются на широкозахватные (манипуляторные) и узкозахватные (безманипуляторные бесстреловые). Последние требуют подъезда к каждому дереву и могут применяться для работы с наиболее крупномерным лесонасаждением.
Компоновка широкозахватных валочно-пакетирующих машин (рисунок 1.1) в большинстве случаев включает ходовую часть на которой монтируется полноповоротная платформа с кабиной и гидроманипулятором с ЗСУ.
Рисунок 1.1 Общий вид валочно-пакетирующей машины
Ходовая часть машины ЛП-19 выполнена на базе узлов и агрегатов трактора ТТ-4. Рама ходовой системы жесткая сварной конструкции состоит из лонжеронов соединенных трубами в которых запрессованы втулки рычагов подвески. В верхней части рамы установлено опорное кольцо для монтажа опорно-поворотного устройства.
Механизм передвижения представляет собой двухскоростную коробку передач корпус которой соединен с задним мостом а коническая шестерня ведущего вала входит в зацепление с зубчатым колесом главной передачи заднего моста.
Привод механизма передвижения от двух гидромоторов на валах которых закреплены блоки шестерен. Переключение передач осуществляется механически из кабины машиниста.
Рисунок 1.2 - Ходовая часть машины ЛП-19: 1 – подвеска; 2 – опорные катки;
– гусеничные ленты; 4 – рама; 5 – механизм передвижения; 6 – механизмы управления блоком силовой передачи; 7 – блок силовой передачи
На поворотной платформе расположены силовая установка с насосами для гидросистемы кабина баки для топлива и гидросистемы (рисунок 1.3). Силовая установка состоящая из дизельного двигателя и приводимого им во вращение сдвоенного аксиально-поршневого насоса установлена на резиновых амортизаторах в задней части платформы.
От насоса через гидрораспределители рабочая жидкость поступает к исполнительным механизмам — гидромоторам и гидроцилиндрам. Последние приводят в действие стрелу рукоять и захватно-срезающее устройство. Гидромоторы осуществляют привод механизмов вращения поворотной платформы механизмов передвижения и привод механизма срезания.
Механизм поворота платформы машины ЛП 19 включает трехступенчатый редуктор и нормально замкнутый тормоз с гидравлическим управлением.
Манипулятор ВПМ – двухсекционный состоит из стрелы и рукояти соединенных шарнирно. Нижним концом стрела манипулятора шарнирно крепится к поворотной платформе. Верхний конец рукояти свободен и имеет проушину для присоединения ЗСУ. И на стреле и на рукояти имеются кронштейны для гидроцилиндров при помощи которых изменяется вылет манипулятора.
Конструкция ЗСУ ВПМ предусматривает наличие цепной пилы дисковой фрезы либо ножей силового резания для срезания дерева.
Рисунок 1.3 - Размещение агрегатов гидросистемы и силовой установки на поворотной платформе машины ЛП-19: 1 – бак рабочей жидкости; 2 – насос сдвоенный; 3 – гидрораспределители; 4 – кабина; 5 – пульт вспомогательный;
– проушины для крепления стрелы; 7 – коллектор центральный; 8 – фильтр магистральный; 9 – механизм поворота платформы; 10 – маслоохладитель; 11 – топливный бак; 12 – генератор; 13 – радиатор водяной; 14 – силовая установка; 15 – фильтр заправочный.
Рама ЗСУ (рисунок 1.4) включает стойку имеющую коробчатое сечение верхнюю и нижнюю опорные призмы и раму механизма срезания. На стойке выполнены проушины для крепления ЗСУ к рукояти и тягам поворотного захвата. Механизм срезания состоит из стального корпуса к верхнему фланцу которого через переходник крепится гидромотор. Внутри корпуса установлены шестерня и рейка имеющая по концам бронзовые втулки с канавками в которых установлены резиновые уплотнительные кольца с защитными шайбами. Внутри шестерни установлены два шарикоподшипника и валик. В верхней части валик имеет внутренние шлицы для соединения с валом гидромотора а в нижней части – наружные шлицы на которых закреплена пробкой ведущая звездочка пильной цепи или дисковая фреза.
Рисунок 1.4 - ЗСУ с дисковой фрезой и накопителем FS 122 фирмы Waratah
Сравним технические характеристики валочно-пакетирующих машин производства России.
Валочно-пакетирующая машина ЛП60-01А Абакан (рисунок 1.5) предназначена для срезания деревьев и укладки их в пачки при сплошных рубках в лесах со средним объёмом хлыста до 05 м3 погрузки хлыстов на лесовозный транспорт штабелевки и погрузки сортиментов на лесопромышленных складах. Машина ЛП-60 применяется в лесозаготовительных районах Центра Севера и Севера-Запада Европейской части России на местности с уклоном до 80 может быть использована с различными модификациями сменного оборудования - захватносрезающим устройством погрузочным оборудованием захватом для сортиментов.
Рисунок 1.5 - Валочно-пакетирующая машина ЛП60-01А
Машина оборудована гидросистемой с пропорциональным гидравлическим управлением.
Просторная кабина с прекрасным обзором благодаря установке специальных упрочненных стекол выдерживает удары падающих сучьев и вершин деревьев имеет регулируемое кресло.
Технические характеристики:
Производительность на валке и пакетировании деревьев по чистому времени работы при среднем объемы хлыста до 05 м3 не менее 56 м3ч.
Производительность по чистому времени работы на погрузке хлыстов при среднем объеме хлыста 03-05 м3 не менее 80 м3ч.
Производительность при штабелевке сортиментов по чистому времени работы при среднем объеме разделываемых на сортименты хлыстов 05-07 м3 .. не менее 46 м3ч.
Наибольший вылет манипулятора . ..не менее 80 м
Грузоподъемность манипулятора при наибольшем вылете не менее 2 т
Наибольший диаметр дерева в месте среза 09 м
Максимальная скорость движения машины .не менее 44 кмч.
Среднее статистическое давление на грунт не более 81 кПа.
Конструктивная масса машины ..не более 241 т
Валочно-пакетирующая машина МЛ-135 предназначена для срезания деревьев и укладывания их в пакеты в процессе сплошных рубок в лесах со средним объемом хлыста до 04 м3.
Машина может использоваться в интервале температур от -40 до +40 ºС на равнинной местности с уклонами до 10º.
Рисунок 1.6 - Валочно-пакетирующая машина МЛ-135
Технические характеристики:
База гусеничного ходового устройства 32 м
Колея гусеничного ходового устройства ..25м
Ширина гусеничной ленты . 600750900 мм
Ширина поворотной платформы . 26 м
Высота до крыши кабины . 3225 м
Просвет под ходовой рамы 06 м
Радиус вращения хвостовой части платформы 25 м
Длина базовой части стрелы 49 м
Длина базовой части рукояти 44 м
Наименьший радиус поворота рабочего органа по его габариту от оси вращения платформы ..25 м
Угол поворота платформы в горизонтальной плоскости ..не ограничен
Наибольшая частота вращения .807 мин-1
Наибольшее тяговое усилие на гусеницах 210 (210) кН (тс)
Валочно-пакетирующая машина (ВМП) МЛ-119А применяется для срезания деревьев и укладывания их в пакеты при хлыстовом способе заготовки леса с наибольшим диаметром срезаемого дерева 09 м. Она может работать на местности с уклоном до 8 градусов на грунтах с несущей способностью свыше 70 кПа при глубине снега до 1 м и температуре от - 40 до +40о С. По требованию потребителя окна кабины могут быть выполнены из ударостойкого стекла или оборудованы металлическим ограждением. Для повышения проходимости машины разработана новая ходовая тележка с увеличенным клиренсом.
Рисунок 1.7 - Валочно-пакетирующая машина МЛ-119А
Эксплуатационная масса .. 25450 кг
Двигатель .ЯМЗ-238ГМ2
Мощность двигателя ..125 кВт
Производительность .65 кв.мч (130 шт.ч)
Скорость передвижения . 24 (48) кмч
Габаритные размеры .. (дшв)11 50048003150 мм
Удельное давление на грунт .. 07 кгкв.см
Наибольший диаметр срезаемого дерева . 090 м
Просвет дорожный минимальный .05 м
Ширина гусеничной ленты ..06 м
Радиус вращения хвостовой части платформы . 328 м
Грузоподъемность при наибольшем вылете 32 т
ВПМ ЛП-19 машина хорошо адаптированная для работы в лесу и знакома российским лесозаготовителям. Благодаря навесным быстросменным узлам ВПМ ЛП-19 можно использовать на всех этапах заготовки древесины начиная со строительства дорог до погрузки леса на подвижной состав.
Валочно-пакетирующие машины предназначены для срезания деревьев (до 90 см в месте среза) и укладки их в пакеты. Машины высокопроизводительны просты в обслуживании имеют хорошую проходимость благодаря балансирной независимой подвеске. Могут применяться на сплошных вырубках с сохранением и без сохранения подроста рубках ухода. ВПМ ЛП-19 прекрасно зарекомендовали себя в работе в любых климатических условиях. Способны заготавливать до 100000 м3 древесины в год.
Рисунок 1.7 - Валочно-пакетирующая машина ЛП-19
Длина при вылете манипулятора 8 м . .116м
Ширина по гусеничной тележке 315 м
Высота по крыше кабины . 319 м
Скорость передвижения 20-24 кмч
Грузоподъемность при вылете манипулятора 8 м 25 т
Наибольший диаметр срезаемого дерева . .. 09 м
Поворот платформы в горизонтальной плоскости 360 град
Срезающее устройство ..пильная цепь
Наименьший вылет манипулятора 365 м
Просвет дорожный минимальный .. 05 м
Ширина гусеничной ленты 0506 м
Среднее статистическое давление на грунт ..6 кПа
Ходовая система балансирная 10-катковая тележка
- ЛП-19А - 6-цилиндровый дизель А-01М мощностью 955 кВт (130 л.с.) при 1700 обмин оборудован пусковым двигателем ПД-10.
-ЛП-19Б - 8-цилиндровый дизель ЯМЗ-238ГМ2 мощностью 125 кВт (170 л.с.) при 1700 обмин оборудован стартерным запуском и подогревателем.
Гидравлическая система .насосный агрегат 333.7.112.110.170
-производительностью 256 лмин.
- максимальное давление 25 МПа.
Гидрораспределители с ручным управлением.
Кабина безопасная с хорошим обзором теплозвуко-изолированная Оснащена индикацией рабочих параметров гидросистемы и двигателя. Оборудована отопителем.
За рубежом валочно-пакетирующие машины также получили достаточно широкое распространение. Двигатель некоторых моделей расположен внизу между гусеницами для максимальной устойчивости и для исключения его вращения вместе с поворотной платформой. Это значительно уменьшает ее габариты и делает машины более маневренными при несплошных рубках. Отличительной особенностью данных машин является наличие наклонного механизма с помощью которого при уклонах до 50% ЗСУ и кабина вместе с поворотной платформой выравниваются до горизонтального положения и могут работать на максимальном вылете манипулятора с обеих сторон машины
Мощная модель валочно-пакетирующей машины Valmet 445445 EXL для валки и пакетирования крупных стволов. Модель предлагается в двух вариантах: как валочно-пакетирующая машина или комбайн.
Рисунок 1.8 - Валочно-пакетирующая машина Valmet 445
Масса в снаряженном состоянии 27645 кг (60946 фунтов)
Двигатель . Komatsu QSC 194260 кВтл.с
Тяговое усилие .35446 кг (78145 фунтов)
Максимальный вынос головы . .. 635 м
Грузоподъемность 11 500 фунтов (51.1 kN)
Шасси - давление на грунт:
- STD 600 mm SG0.52kgcm2 (794 psi)
-OPT 700 mm SG0.45 кгсм2 (682 psi)
-OPT 700 mm DG037 кгсм2 (682 psi)
- фронт 27 degr. (51%-ый наклон)
- тыл 7 degr. (12%-ый наклон)
- сторона 20 degr. (36%-ый наклон)
Рисунок 1.8 - Валочно-пакетирующая машина John Deere 903К
Стандартный двигатель:
-Максимальная мощность при 1900 обмин ..224 кВт
-Полезная мощность (ISO9249) при 2000 обмин .199 кВт
-Номинальный крутящий момент при 1500 обмин 1270 Нм
Стандартная скорость хода передний и задний ход:
Тяговое усилие 331 кН
Основной насос .. переменного рабочего объема аксиально-поршневой
-Максимальная подача .. 475 лм
Рабочий вес .29 570 кг
Грузоподъемность стрелы 6210 кг
Рисунок 1.9 - Валочно-пакетирующая машина CAT 541
Полная мощность при 1800 обмин .305 л.с. 2274 кВт
Эксплуатационная масса (без головки): 30191 кг
Тяговое усилие 34246 кг
Ходовая часть (размершаг) 330 HEX 2159 мм
Грузоподъемность манипулятора . 9400кг
2Патентное исследование
Патентные исследования проводились с целью выявления тенденций развития и конструкционных особенностей валочно–пакетирующих машин. Патентный поиск производился по фонду РНТБ. Область поиска охватывала период с 1996 по 2001г. включительно. В результате поиска были обнаружены следующие патентные документы в которых значительная часть была направлена на совершенствование конструкций валочно–пакетирующих машин (таблица 1.1).
Таблица 1.1- Патентный поиск (шифр А01 23081 за 1996-2001 г).
Лесозаготовительная машина
Лесозаготовительное устройство
Захвато-срезающее устройство лесозаготовительной машины
Устройство для трелевки
Валочно-транспортная машина
Машина для рубок ухода за лесом
Стрела подтрелевочного агрегата для несплошных рубок
Валочно-трелевочная машина
Накопитель бревен лесозаготовительной машины
Продолжение таблицы 1.1
Валочно-пакетирующая машина
Устройство для заготовки древесины
Наиболее заинтересовавшие меня патенты приведены в приложении А.
3Направление проектирования
Основные направления развития лесного комплекса Республики Беларусь предусматривают создание лесного машиностроения и выпуск лесохозяйственных и лесозаготовительных машин на ведущих машиностроительных предприятиях и ряде предприятий системы лесного комплекса.
Общими приоритетными направлениями лесного машиностроения следует считать создание групп машин и оборудования для обеспечения рубок главного пользования включая несплошные и рубок ухода с заготовкой сортиментов в лесу с учетом возрастания их масштабов. Это моторные инструменты трелевочные погрузочно-транспортные погрузочные машины на базе колесных шасси с соответствующим технологическим оборудованием лесовозные автопоезда магистральные сортиментовозы щеповозы прицепы и полуприцепы различного типа.
Проектируемая лесная машина создается на базе валочно пакетирующей машины и состоит из ходовой части на которой монтируется полноповоротная платформа с кабиной и гидроманипулятором с ЗСУ.
Исходя из проведенных патентных исследований и анализа конструкций аналогичных разрабатываемой можно выделить основные направления проектирования. Наиболее дорогостоящим и одновременна менее надежным узлом валочно-пакетирующей машины является валочная головка поэтому этот узел нуждается в техническом совершенствовании и доработке.
Задача проекта спроектировать механизм имеющий более высокие показатели наряду с уже существующими. Направление проектирования это уменьшение габаритных размеров прототипа уменьшение энергоемкости.
4 Технические предложения на проектирование
Цели задачи назначение задания: создание валочно-пакетирующей машины машины на базе ЛП-19В.
Машина ЛП-19В с манипулятором и валочной головкой предназначена для применения на всех видах рубок но адаптирована к условиям работы в Республике Беларусь.
Кинематическую схема принять аналогично базовой ЛП-19В. Гидравлическую схему взять от уже существующих ЛП-19В.
Добиться компактности валочной головки за счет внецентренного привода дисковой фрезы.
Уровень унификации должен быть не менее 70%. Машина должна соответствовать отраслевым и государственным стандартам и санитарным нормам и правилам. Окраска должна производится в оранжевый цвет.
5 Заявка на изобретение
ВАЛОЧНО-ПАКЕТИРУЮЩАЯ МАШИНА
Изобретение относится к лесной промышленности в частности к валочно-пакетирующим машинам с фронтально надвигаемым (на дерево) захватно-срезающим устройством.
Для выполнения лесосечных работ используются различные многооперационные машины. В зависимости от назначения они снабжены захватно-срезающими устройствами разных конструкций.
Валочно-пакетирующая машина (ЛП -19А ЛП - 19Б) предназначена для срезания деревьев и укладки их в пачки. Захватно-срезающее устройство машины не обеспечивает штабелевку погрузку хлыстов на лесовозный транспорт поэтому для этих операций используется сменный грейферный захват.
Валочно-трелевочная машина (ЛП-17 ЛП-17А ЛП-49 и др.) может работать в режимах валка-трелевка валка-пакетирование. Захватно-срезающее устройство такой машины осуществляет зажим срезание направленную валку и укладку срезанных деревьев в коник или на землю. Однако оно не обеспечивает захват лежащих на земле деревьев 1.
Известна лесозаготовительная машина включающая самоходное шасси коник манипулятор и захватно-срезающее устройство с имеющими основание рычагами захвата и срезающей головкой 2.
Недостатком данной конструкции является то что валочная головка не может поворачиваться поперечной вертикальной плоскости. Это затрудняет валку деревьев с естественным наклоном.
Наиболее близкой является валочно-пакетирующая машина содержащая самоходное шасси с кабиной оператора и гидроманипулятором на конце которого установлено поворотное в продольно-вертикальной плоскости симметрии манипулятора захватно-срезающее устройство выполненное в виде вертикально ориентированной стойки с поярусно расположенными на ней упором поворотными захватными и удерживающими рычагами а также со срезающим аппаратом в нижней консольной части стойки при этом срезающий аппарат имеет корпус с открытым П-образным вырезом по контуру которого установлен вертикально ориентированный опорный элемент боковые консольные участки которого расположены с обеих сторон от продольно-вертикальной плоскости симметрии стойки причем оси поворота названных рычагов вертикально ориентированы и поперечно смещены упомянутой плоскости симметрии. В известной машине кабина оператора и гидроманипулятор установлены на поворотном в горизонтальной плоскости основании поперечно смещены относительно друг друга при этом гидроманипулятор расположен в продольно-вертикальной плоскости проходящей преимущественно через ось поворота основания. Срезающий аппарат имеет дисковый рабочий орган с вертикально ориентированной осью вращения и съемными резцами на боковой поверхности диска. При работе машины захватно-срезающее устройство (ЗСУ) фронтально надвигается на комлевую часть дерева происходит срезание последнего удерживание его (или группы срезанных деревьев) в ЗСУ последующее срезание очередного дерева а затем валка спакетированной группы деревьев 3.
В известной валочно-пакетирующей машине применяется центральный привод дискового рабочего органа что значительно увеличивает габариты валочной головки из-за того что диаметр диска должен быть больше диаметра дерева не менее чем в два раза. Указанные недостатки увеличивают габариты и массу валочной головки.
Техническая задача на решение которой направлено изобретение относится к созданию высокопроизводительной валочно-пакетирующей машины имеющей низкую энергоемкость и простую конструкцию.
Поставленная техническая задача решается следующим образом.
В валочно-пакетирующей машине содержащей самоходное шасси с кабиной оператора и гидроманипулятором на конце которого установлено поворотное в продольно-вертикальной плоскости симметрии манипулятора захватно-срезающее устройство выполненное в виде вертикально ориентированной стойки с поярусно расположенными на ней упором поворотными захватными и удерживающими рычагами а также срезающим аппаратом в нижней консольной части стойки при этом срезающий аппарат имеет корпус с открытым П-образным вырезом по контуру которого установлен вертикально ориентированный опорный элемент боковые консольные участки которого расположены с обеих сторон от продольно-вертикальной плоскости симметрии стойки причем оси поворота названных рычагов вертикально ориентированы и поперечно смещены от упомянутой плоскости симметрии в соответствии с изобретением предложено захватно-срезающее устройство снабдить срезающим аппаратом с внецентренным привод имеющим возможность убирать диск рабочего органа реализовать поворот головки в поперечной вертикальной плоскости.
Транспортное средство для сбора и трелевки древесины поясняется чертежами.
фиг. 1 – валочно-пакетирующая машина;
фиг. 2 - схема внецентренного привода диска вид сверху.
Валочно-пакетирующая машина содержит самоходное шасси 1 с кабиной оператора 2 и гидроманипулятором 3. Кабина оператора и гидроманипулятор размещены на поворотном в горизонтальной плоскости основании 4 установленном на шасси 1 при этом кабина 2 поперечно смещена относительно оси поворота основания 4 а гидроманипулятор 3 расположен в продольно-вертикальной плоскости проходящей преимущественно через ось поворота основания. На конце гидроманипулятора (на конце его рукояти) размещено поворотное в продольной и поперечной вертикальной плоскости симметрии манипулятора захватно-срезающее устройство (ЗСУ) 5.
Захватно-срезающее устройство 5 имеет вертикально ориентированную стойку 6 с упором 7 имеющим Г-образную форму с боковым консольным участком 8. На стойке 6 поярусно расположены поворотные рычаги 9 и 10. В нижней консольной части стойки 6 установлен срезающий аппарат 11 размещенный в корпусе 12. Корпус 12 имеет открытый П-образный вырез 13 по контуру которого установлен вертикально ориентированный опорный элемент 14 с боковыми консольными участками 15 и 16 которые расположены с обеих сторон относительно продольно-верикальной плоскости симметрии - стойки 6. Оси поворота 17 18 соответственно рычагов 9 и 10 поперечно смещены относительно названной плоскости - и расположены со стороны ее обращенной к кабине 2.
Транспортное средство для сбора и трелевки древесины работает следующим образом.
Машина работает следующим образом. ЗСУ путем поворота стойки 6 и надвиганием манипулятора 3 фронтально наводится на стоящее дерево при этом диск срезающего аппарата вращается и надвигается рычаги 9 10 открыты а часть П-образного выреза 13 расположенная со стороны плоскости - обращенная к кабине 2 наводится на комлевую часть дерева производят срезание последнего; рычагами 9 10 захватывают и смещают его ствол. При срезании очередного дерева ЗСУ наводят на него комлевую часть открывают захватные рычаги 9 и производят его срезание (ранее срезанное дерево удерживается рычагом 10). Формирование пачки в накопительной части полости ЗСУ до тех пор пока последнее срезанное дерево не займет видимый из кабины 2 ее участок. Сформированную пачку гидроманипулятором 3 и поворотом основания 4 переносят за машину и укладывают на землю. Далее процесс повторяется.
Применение предлагаемой конструкции валочно-пакетирующей машины позволит уменьшить металлоемкость облегчить работу оператора и повысить производительность.
Предлагаемую конструкцию возможно использовать при создании нового технологического оборудования на заводах занимающихся выпуском лесных машин.
Источники информации:
Справочник "Машины и оборудование лесозаготовок" М. "Лесная промышленность" 1990 с. 41 – 47
А. С. № 2053647 кл. А 01G 2308 1992
А. С. № 2150819 кл. А 01G 2308 1998
Валочно-пакетирующая машина содержащая самоходное шасси с кабиной оператора и гидроманипулятором на конце которого установлено поворотное в продольной и поперечной вертикальной плоскости симметрии манипулятора захватно-срезающее устройство выполненное в виде вертикально ориентированной стойки с поярусно расположенными на ней упором поворотными захватными и удерживающими рычагами а также срезающим аппаратом в нижней консольной части стойки при этом срезающий аппарат имеет корпус с открытым П-образным вырезом по контуру которого установлен вертикально ориентированный опорный элемент боковые консольные участки которого расположены с обеих сторон от продольно-вертикальной плоскости симметрии стойки отличающаяся тем что захватно-срезающее устройство снабжено внецентренным приводом дискового рабочего органа а также устройством для поворота в поперечной вертикалоной плоскости.
Валочно-пакетирующая машина содержащая самоходное шасси с кабиной оператора и гидроманипулятором на конце которого установлено поворотное в продольной и поперечной вертикальной плоскости симметрии манипулятора захватно-срезающее устройство выполненное в виде вертикально ориентированной стойки с поярусно расположенными на ней упором поворотными захватными и удерживающими рычагами а также срезающим аппаратом в нижней консольной части стойки при этом срезающий аппарат имеет корпус с открытым П-образным вырезом по контуру которого установлен вертикально ориентированный опорный элемент боковые консольные участки которого расположены с обеих сторон от продольно-вертикальной плоскости симметрии стойки.
Информация об изобретении
«Транспортное средство для сбора и трелевки древесины»
Область применения. В лесной промышленности и лесном хозяйстве на валке деревьев.
Апробация. Опытно-промышленная проверка транспортного средства для сбора и трелевки древесины пройдет на предприятиях концерна "Беллесбумпрома".
Ожидаемый результат. Применение предполагаемой конструкции транспортного средства для валки деревьев позволит повысить надежность поднимет долговечность позволит повысить производительность.
Перечень предприятий на которых может быть использовано изобретение. Машиностроительные заводы занимающиеся выпуском лесных машин.

6 Расчет производительности ВПМ.docx

6 Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность валочно-пакетирующих
Машинная валка является более эффективной чем бензомоторными пилами так как она позволяет сделать труд вальщиков более легким производительным и безопасным.
Однако эта высокопроизводительная техника пока используется недостаточно эффективно. Одной из причин в этом является то что наряду с односменным режимом работы машин они зачастую используются без должного учета природно-производственных условий и технологических параметров машины.
Известно что основным показателем работы машины является ее производительность. Чтобы достичь высокой производительности необходимо знать какие факторы и как влияют на производительность машины при валке деревьев в зависимости от различных природно-производственных факторов.
Производственный опыт показывает что на производительность валочно-пакетирующих машин (ВПМ) оказывают влияние средний объем хлыста ликвидный запас древесины на 1 га ширина разрабатываемой полосы леса за один проход и некоторые другие факторы.
Следовательно задача может быть сформулирована так: установить как изменяется производительность валочно-пакетирующих машин от перечисленных выше и других различных природно-производственных факторов и технологических параметров машины.
1 Методика расчета производительности
Производительность валочной или валочно-пакетирующей машины цикличного действия (м) в обобщенном виде выражается формулой:
где Т - время смены с; tп-з - время на выполнение подготовительно-заключительных операций с; f1 - коэффициент использования рабочего времени: f1= 085;
Vхл - средний объем хлыста м3 ; п - число деревьев срезаемых с одного рабочего положения (технологической стоянки) машиныд.:
где lmax lmin - соответственно максимальный и минимальный вылеты
гидроманипулятора м; b - ширина полосы леса разрабатываемой машиной м;
Qга- ликвидный запас древесины на 1 га м3.
Для манипуляторных машин типа ЛП- 19В п = 2 - 6 шт.
Число технологических стоянок (переездов) машины (m) необходимых для формирования пачки деревьев объемом Vn:
t1 - время на переезды машины от дерева к дереву или с одной технологической стоянки на другую с:
где vдв - средняя скорость движения машины при переездах мс; tu -время цикла включающее время t2 на подготовку дерева к спиливанию (захват натяг и т.п.) время t3 на спиливание дерева время t4 на сталкивание спиленного дерева время t5 на укладку дерева в пакетоформирующее устройство и его открытие и закрытие или же на землю с; t6 - время на сброску сформированной пачки с машины на землю и выравнивание при необходимости комлей с.
Значения t2 t4 t5 t6 обычно определяются хронометражными наблюдениями а t3 может быть определено расчетом по формуле:
где dо - средний диаметр дерева в плоскости спиливания (в комле) м; Ппил - производительность чистого пиления срезающего механизма м2с; f2 - коэффициент использования производительности чистого пиления срезающего механизма: f2= 07 - 08.
Из лесной таксации известно что
где f - видовое число ствола зависящее от коэффициента формы ствола; H- высота дерева м.
Приняв f1= 085; f2 = 075; f= 045 подставив полученные значения t2 t4 n и т в формулу (6.1) и сделав соответствующие преобразования получим
Формула (6.1) представляет собой математическое описание процесса валки и пакетирования деревьев машинами в зависимости от различных природно- производственных факторов и технологических параметров машины. Из формулы (6.8) видно что основными факторами оказывающими влияние на производительность машины на валке деревьев являются средний объем хлыста (Vхл) ликвидный запас древесины на 1 га (Qга) ширина полосы леса разрабатываемая машиной (b) средняя скорость движения машины при переездах от дерева к дереву или от одной технологической стоянки на другую (vдв) и производительность чистого пиления срезающего механизма (Ппил).
Машины ЛП-19В МЛ-119 ЛП-60-01А имеют примерно одинаковый минимальный и максимальный вылет гидроманипулятора и формуют пачки деревьев на земле. Поэтому средний объем формируемых пачек будет зависеть в основном от ликвидного запаса древесины на 1 га и характеризуется данными приведенными в таблице 6.1.
Таблица 6.1 - Примерный объем формируемой пачки ВПМ в зависимости от ликвидного запаса древесины на 1 га
Ликвидный запас древесины на 1 га Qга м3
Средний объем формируемой пачки Vп м3
Средние значения высоты дерева для основных древесных пород (ель осина береза) в зависимости от объема хлыста для III разряда высот приведены в таблице 6.2.
Таблица 6.2 - Высота дерева в зависимости от объема хлыста
Продолжение таблицы 6.2
2 Результаты вычислений
Расчеты производятся по формуле 6.8 на ПЭВМ. Результаты расчетов ПЭВМ выводит в виде табличных данных в которых левый столбец цифр представляет собой изменяемый параметр а правый - производительность машины в зависимости от изменяемого параметра.
Параметры введенные для расчета:
Q =140 м3 –ликвидный запас древесины на 1 га.
V=095 м3 –объем формируемой пачки.
Vхл=04 м3–объем хлыста.
В=12 м – ширина полосы леса разрабатываемая машиной.
Н=20 м – высота дерева.
Результаты вычислений приведены в таблицах 6.3-6.6.
Таблица 6.3 - Зависимость производительности от запаса на 1 га
Производительность м3
Таблица 6.4 - Зависимость производительности объема хлыста
Таблица 6.5 - Зависимость производительности от скорости движения
Скорость движения V м с
Продолжение таблицы 6.5
Таблица 6.6 - Зависимость производительности от производительности чистого пиления
Производительность чистого пиления П м2с
Таблица 6.7 - Зависимость производительности от ширины полосы леса разрабатываемой машиной
Ширина полосы леса В м
По полученным данным строим график изменения производицельности машины в зависимости от объема хлыста ликвидного запаса древесины на 1 га ширины полосы леса разрабатываемой машиной за один проход скорости движения машины при переездах с одной технологической стоянки на другую производительности чистого пиления срезающего механизма.
Рисунок 6.1 - График зависимости производительности ВПМ ЛП-19В от различных факторов
Из графика видно что с увеличением объема хлыста производительность ВПМ интенсивно возрастает хотя для спиливания более крупного дерева потребуется больше времени. Обусловлено это тем что при увеличении объема хлыста время на спиливание растет значительно медленнее чем прирост объема заготовленной древесины за это время и как следствие затраты времени на заготовку 1 м3 древесины уменьшается.
Увеличение скорости движения также приводит к росту производительности но менее эффективно. Увеличение скорости движения уменьшает время на переезд между стоянками а значит и время цикла.
С увеличением производительности чистого пиления растет интенсивно только на участке от 0 до 006 а дальше практически не изменяется. Из этого можно сделать вывод что дальнейшее увеличение чистого пиления не целесообразно.
Интенсивный рост производительности влечет и увеличение ширины разрабатываемой полосы. Это связанно с увеличением количества поваленных деревьев с одной стоянки.
Наименьшее влияние на производительность ВПМ оказывает ликвидный запас древесины на 1 га.

5 Технология работы проектируемого оборудования.docx

5 Технология работы проектируемого оборудования
1 Схемы разработки лесосек ВПМ
Большое применение на лесозаготовках получили специальные лесные машины с технологическим оборудованием для полной машинизации процессов валки. Применение таких машин позволяет полностью механизировать этот процесс.
Валочные машины наиболее целесообразно применять на ватке леса в средне- и крупномерных незахламленных лесонасаждениях на лесосеках площадью 20 га и более либо на лесосеках меньшей площади при их концентрированном отводе в рубку. Каждой машине на лесосеке отводится делянка площадью не менее 5 га.
При разработке делянки прямолинейными ходами перпендикулярными к лесовозному усу трелевка пачек ведется вдоль лент по следу ВПМ с соблюдением зоны безопасности. Разработка делянки может начинаться с ближнего или дальнего по отношению к усу конца делянки. Если разработка делянки начинается с ближнего конца ВПМ перемещается челночным способом без холостых ходов в соответствии с рисунком 5.1. Пачки формируются при движении от уса справа впереди машины под углом 20-30° к направлению движения при движении к усу - сзади машины. При трелевке тракторами с пачковым захватом длина ленты набора пачки равна расстоянию между двумя рабочими позициями ВПМ а при трелевке тракторами с гидроманипуляторами - расстоянию между первой и последней пачками укладываемыми в коник трактора за один рейс. Трактор с пачковым захватом начинает трелевку с ближнего конца ленты трактор с гидроманипулятором начинает трелевку с дальнего конца или заходит на длину ленты набора пачки разворачивается и формирует пачку из нескольких пачек сформированных ВПМ. перемещаясь к погрузочному пункту. Данную схему разработки лесосеки рекомендуется применять в насаждениях со слабой и удовлетворительной несущей способностью грунтов. Недостаток этой схемы - слабая сохранность жизнеспособного подроста.
Рисунок 5.1 – Челночный способ разработки пасеки
Схемы разработки пасек ВПМ двумя или тремя лентами перпендикулярными к лесовозному усу позволяют сохранить 60-70 % жизнеспособного подроста уменьшить площадь лесосеки подверженную эрозии почв. Разработка трехленточной пасеки ведется в три приема в соответствии с рисунком 5.2 начиная со средней ленты. Машина двигаясь от лесовозного уса по оси будущего трелевочного волока вглубь пасеки валит деревья на средней ленте и укладывает их в пачки сзади по своему следу. При движении обратно (к лесовозному усу) она разрабатывает левую ленту укладывая срезанные деревья перед собой вершинами на волок под углом к нему 20-30°. Правую ленту ВПМ разрабатывает при движении вглубь пасеки причем срезаемые деревья укладывает позади себя вершинами на волок под углом к нем 20-30°. Трелюют деревья по волоку расположенному на средней ленте. Для обеспечения безопасных условий труда на смежных операциях целесообразно вести разработку одновременно трех смежных пасек. Разработку правых лент целесообразно вести после того как со средней и левой лент деревья стрелеваны. Основной недостаток схемы - многократные проходы по волоку (24-30 рейсов) трелевочной машины и возможность повреждения почвы на нем. Поэтому предпочтительнее двухленточные пасеки.
Рисунок 5.2 – Трехленточный способ разработки пасеки
Разработку двухленточной пасеки ВПМ ведут в два приема начиная с правой ленты в соответствии с рисунком 5.3. Достоинством этой схемы является то что ее можно применять на лесосеках и с удовлетворительной несущей способностью грунта а также большая производительность ВПМ по сравнению с разработкой трехленточной пасеки.
Рисунок 5.3 – Двухленточный способ разработки пасеки
При разработке делянок круговыми движениями ВПМ валка и пакетирование деревьев начинаются на ленте у границ делянки с постепенным приближением к центру по мере разработки делянки в соответствии с рисунком 5.4. Срезаемые на ленте деревья укладываются в пачки под углом к направлению движения машины впереди ее или за ней что зависит от направления трелевки. Создаваемый большой фронт работ позволяет обеспечить безопасные условия работы ВПМ и трелевочных тракторов.
Рисунок 5.4 – Круговой способ разработки пасеки
Валка деревьев с укладкой их в пачки комлями под углом 90° к направлениям движения ВПМ и трелевки целесообразна при разработке делянки лентами расположенными параллельно лесовозному усу В этом случае предварительно готовятся трелевочные волоки в соответствии с рисунком 5.5 и ВПМ начинает разработку делянки с дальнего конца перемещаясь челночным способом без холостых ходов.
Рисунок 5.5 – Способ с укладкой под углом 90° к направлению движения
Учитывая что объем формируемой пачки ВПМ с одной рабочей позиции как правило менее 2 м3 а формировать одну пачку с двух рабочих позиций не рекомендуется указанного объема пачки недостаточно для реализации возможностей подборщиков-трелевщиков пачек. Поэтому для формирования пачек деревьев требуемого объема ВПМ могут оснащаться прицепными устройствами на колесах или на полозьях (пэнами-накопителями). Опыт показал что применение таких накопительных устройств не только повышает производительность трелевочных тракторов но при необходимости позволяет выполнять попородную сортировку деревьев в процессе валки.
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 пачко-подборщиков и сучкорезных машин могут входить и другие трактора 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.
2 Заготовка древесины с подсортировкой по породам и размерно-качественным показателям
Заготовка деревьев и хлыстов с подсортировкой их по породам (хвойные лиственные) или по размерно-качественным показателям (тонкомерные диаметром до 13 см на высоте груди и более крупные но непригодные для заготовки деловых сортиментов; условно «крупномерные» пригодные для заготовки деловых сортиментов) позволяет более рационально и полно использовать отводимый в рубку лесосечный фонд. Причем при заготовке деревьев с подсортировкой по породам представляется возможным специализировать основные технологические потоки на нижнем складе на выпуск однородной продукции что способствует повышению производительности оборудования на 25-30 %. Производственный опыт показал что наиболее целесообразна подсортировка по размерно-качественным показателям или породам не более чем на две группы.
Однако при заготовке древесины с подсортировкой в ряде случаев возможно снижение производительности лесозаготовительных машин и некоторое повышение стоимости заготовки древесины. Поэтому заготовка древесины с подсортировкой целесообразна когда эффект от этого по комплексу лесосечных и лесоскладских работ будет положительным. Так одновременная подсортировка деревьев более чем на две группы (например еще по качеству стволов их длине) значительно снижает производительность лесозаготовительной техники.
Подсортировывать деревья и хлысты в процессе валки и трелевки можно либо за счет изменения порядка выполнения отдельных операций технологического процесса либо за счет модернизации технологического оборудования лесозаготовительных машин. Поэтому технология разработки лесосек с подсортировкой древесины будет прежде всего зависеть от цели заготовки применяемой техники и эксплуатационной характеристики отведенного в рубку лесосечного фонда.
Если разработка лесосеки ведется ВПМ и ВТМ подсортировка деревьев может производиться путем раздельной укладки деревьев соответствующих пород (размеров) на землю или в пакетирующее устройство машины имеющее несколько ячеек. Когда пакетирующее устройство данных машин не имеет ячеек подсортировка деревьев ведется путем укладки деревьев одной породы (группы пород) на землю а другой - в пакетирующее устройство. Для повышения производительности трелевочной машины целесообразно укладывать на землю деревья той сортогруппы которых на лесосеке больше а деревья меньшего компонента - в пакетирующее устройство. Причем при формировании пачек на земле на трелевке целесообразно использовать тракторы с гидроманипулятором так как не представляется возможным сформировать пачки требуемого объема. Для удобства работы трелевочного трактора когда ВПМ не оснащена пакетоформирующим устройством целесообразно одну группу деревьев укладывать в пачки за машиной другую - под углом к направлению движения машины.