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 × j1 × q ХЛ
p × d 2 × K
, (3.4)
| |
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 × j1 × 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
=
|
(Т - tП ) × КВ
104
+
b × qГА ×VСР
+ t2
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)
⎜⎜ t1kd +
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 = t1 + t2 ,
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
| |
|
t =2(lХ - lЗ ) K vСР
; (3.13)
где lX – длина хлыста, м;
t2 =
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
t1 +
(Т - tП )КВqХЛ
- 
|
,
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)
|
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 = 2RKM (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)
|
Д
- lB
- lЗ
104 q
ХЛ
t1 + 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
|
|
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 = t1 + t2 + t3 + t4 ,
(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
t3 = 180 + 16
qx
k1; (3.27)
| |
|
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)
|
ОСТ
+ 2 P t
|
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 ×2R, 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
|
|
, (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.