«ПРАКТИКУМ ПО ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЮ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА Минск БГТУ 2005 УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ А.П. МАТВЕЙКО, Д.В. КЛОКОВ, П.А. ПРОТАС ПРАКТИКУМ ...»

9. Перечислите марки сучкорезных и сучкорезно-раскряжевочных машин и в каких природно-производственных условиях их рекомендуется применять.

10. Объясните, какие факторы влияют на продолжительность цикла обработки одного дерева сучкорезными и сучкорезнораскряжевочными машинами.

11. Перечислите типы трелевочных машин для трелевки деревьев, хлыстов и сортиментов и дайте характеристику трелевочного оборудования по каждому типу.

12. Назовите основные факторы, влияющие на производительность трелевочных и погрузочно-транспортных машин.

АНАЛИЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МАШИН НА ПОГРУЗКЕ,

ВЫВОЗКЕ И ВЫГРУЗКЕ ДРЕВЕСИНЫ

Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность лесопогрузчиков Погрузка древесины на подвижной состав лесовозного транспорта производится на погрузочных пунктах и верхних складах, расположенных непосредственно у лесовозных путей. Преобладает погрузка на лесовозный транспорт хлыстов и сортиментов небольшими по объему пачками, причем для погрузки хлыстов применяют челюстные погрузчики (ПЛ-1Г, ЛТ-65Б, ЛТ-188), а сортименты погружают тракторными манипуляторными лесопогрузчиками (МПР-371, МЛПР-394, ЛТ-72А) или манипуляторами, установленными на лесовозных автопоездах.

Процесс погрузки хлыстов или сортиментов лесопогрузчиками на лесовозный транспорт состоит из следующих основных операций:

подача подвижного состава (лесоавтопоезда) под погрузку и подготовка к погрузке; погрузка и выравнивание торцов лесоматериалов на подвижном составе; обрезка вершин, выступающих за габарит автопоезда (при погрузке хлыстов); осмотр и увязка посредине воза; уборка груженого лесоавтопоезда. Лесопогрузчик устанавливают между штабелем хлыстов (сортиментов) и лесовозным автопоездом.

Производительность как челюстных, так и манипуляторных лесопогрузчиков довольно высокая, однако для эффективной работы этих высокопроизводительных машин необходимо в должной мере учитывать природно-производственные условия и технические параметры машин. Это важно еще и потому, что работа погрузчика будет влиять и на производительность автопоезда.

Основными факторами, влияющими на производительность лесопогрузчика являются: грузоподъемность погрузчика (Q); высота подъема груза (h); расстояние перемещения погрузчика в процессе погрузки лесоматериалов (L); ритмичность подачи автотранспорта, которая определяется коэффициентом ( 1 ); грузоподъемность лесовозного транспорта (Qл.т ). Целью задачи является определение влияния вышеперечисленных факторов на производительность лесопогрузчика.

Сменная производительность лесопогрузчика на погрузке древесины для конкретных производственных условий определяется по формуле где Т – продолжительность смены, с; t п-з – время на выполнение подготовительно-заключительных операций, с; 1 – коэффициент использования рабочего времени смены, учитывающий отдых оператора, переезды погрузочного механизма с одной погрузочной площадки на другую, устранение технических неисправностей, ожидание порожнего подвижного состава и др. 1 = 0,55 – 0,75; Q л.т. – грузоподъемность единицы лесовозного транспорта, м3; t 1 – время погрузки одной пачки (время цикла: захват пачки, подъем и перемещение пачки на подвижной состав, опускание и укладка пачки, возвращение грузозахватного оборудования в исходное положение для захвата следующей пачки), с; Q – грузоподъемность лесопогрузчика, м3; 2 – коэффициент использования грузоподъемности лесопогрузчика: в зависимости от среднего объема хлыста 2 = 0,8 – 0,9 (меньшие значения при малых объемах хлыста); t 2 – время подготовки подвижного состава к погрузке, с: обычно t 2 = 120 – 240 с; t 3 – время оправки и крепления воза после погрузки, с: при погрузке хлыстов t 3 = 180 – 240 с; при погрузке сортиментов t 3 = 120 – 180 с.

В процессе погрузки пачки древесины манипуляторными погрузчиками обычно совмещают две операции: вращение и изменение вылета стрелы, вращение и подъем или опускание груза, подъем или опускание стрелы с подъемом или опусканием груза. Поэтому при расчете производительности манипуляторных погрузчиков вводится коэффициент, учитывающий совмещение операций.

Время погрузки одной пачки лесоматериалов t 1 определяется по формулам:

для челюстных лесопогрузчиков ПЛ-1Г, ЛТ-65Б, ЛТ- для манипуляторных погрузчиков МПР-371, МЛПР-394, ЛТ-72А с учетом коэффициента совмещения операций где t р и t х – соответственно время движения погрузчика с грузом и без груза, с:

здесь L – расстояние перемещения погрузчика, м; ; v ср – средняя скорость передвижения погрузчика, м/с;

t зах. и t укл. – соответственно время захвата груза и время укладки пачки на подвижной состав, с: (для челюстных погрузчиков сюда входит также время на подъем и опускание груза); k – коэффициент совмещения операций; h – средняя высота подъема и опускания груза, м; v п – средняя скорость подъема и опускания груза, м/с; – угол поворота стрелы, рад; – средняя скорость поворота стрелы, рад/с.

Подставив полученные выражения t 1 в формулу (6.1), получим формулы производительности:

для челюстных лесопогрузчиков для манипуляторных лесопогрузчиков Формулы (6.2) и (6.3) представляют собой математическое описание процесса погрузки хлыстов (деревьев) и сортиментов челюстными и манипуляторными погрузчиками, и с достаточной точностью позволяют анализировать производительность этих машин в зависимости от основных влияющих факторов.

Для всех вариантов продолжительность смены Т = 25200 с; t п-з = 2400 с; 2 = 0,85; t 2 = 180 с. В зависимости от типа погрузчика принимать: для челюстных погрузчиков (t зах. + t укл. ) = 120 с; t 3 = 210 с; для манипуляторных погрузчиков (t зах. + t укл. ) = 60 с; t 3 = 150 с; k = 0,8; v п = 0,85 м/с; = 3,14 рад; = 0,63 рад/с.

Необходимые исходные данные для расчетов содержат 30 вариантов и приведены в табл. 6.1 и 6.2. По каждому варианту приводятся значения постоянных факторов, значения переменных факторов, пределы и шаг их изменения.

Табл. 6.1. Исходные данные для расчетов к заданию № Вари- Марка ант погрузчика Табл. 6.2. Исходные данные для расчетов к заданию № МПР- Расчеты производятся по формулам (6.2) и (6.3) на ПЭВМ. Результаты вычислений ПЭВМ выводит в виде табличных данных, в которых левый столбец цифр представляет собой изменяемый параметр (грузоподъемность погрузчика Q, коэффициент использования рабочего времени смены 1, грузоподъемность лесовозного транспорта Q л.т. и т.д.), а правый – производительность лесопогрузчика в зависимости от изменяемого параметра.

По полученным данным строятся графики изменения производительности машины в зависимости от Q, 1, Q л.т., и от других изменяемых параметров. По оси абсцисс откладывается независимая переменная, а по оси ординат – зависимая. Графики анализируются и по каждому из них даются пояснения, почему такие зависимости.

Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность автомобилей на вывозке древесины Ежегодно в Республике Беларусь заготавливается и вывозится на нижние склады и потребителям примерно 12 млн. м3 древесины.

Основным видом лесовозного транспорта является автомобильный, которым вывозится около 95% заготовленной древесины. Вывозка производится в основном по гравийным и с твердым покрытием дорогам и частично по грунтовым дорогам.

Транспорт древесины является составной частью лесозаготовительного процесса и его доля в себестоимости лесопродукции доходит до 35 – 40%, а трудоемкость в цикле лесозаготовительного производства составляет 25 – 30%.

Учитывая, что энергоносители и автомобили постоянно дорожают, повышение эффективности работы лесовозного транспорта приобретает все большее значение. Для достижения высокой производительности автомобилей на вывозке древесины в конкретных природно-производственных условиях необходимо знать какие факторы и как оказывают влияние на производительность. Производственный опыт показывает, что основными из них являются: расстояние вывозки; нагрузка на рейс автомобиля; время пробега 1 км пути автомобилем, т.е. скорость движения, зависящая от типа дороги; время на загрузку и выгрузку лесовозного транспорта.

Таким образом, задача может быть сформулирована так: установить как изменяется производительность автомобиля на вывозке древесины в зависимости от нагрузки на рейс, расстояния вывозки, времени пробега 1 км пути в обоих направлениях, времени на загрузку и выгрузку лесовозного транспорта.

Производительность автомобиля на вывозке древесины определяется по формуле где Тсм – продолжительность смены, с; t п-з – время на подготовительнозаключительные работы в течение смены, с: t п-з = 2160 с; t л – время на предрейсовый медицинский осмотр (240 с) и личные надобности ( с), с: t л = 840 с; t0 – время нулевого пробега 1 км в обоих направлениях, с: t0 = 240 с; S 0 – расстояние нулевого пробега (от нижнего склада до гаража), км: S 0 = 3 – 5 км; Vв – нагрузка на рейс автомобиля, м3: зависит от типа дороги, по которой вывозится древесина (грунтовая, гравийная и др.), вида вывозимой древесины (хлысты, сортименты, щепа), грузоподъемности лесовозного автопоезда; a и b – коэффициенты, зависящие от расстояния вывозки: при расстоянии вывозки до 40 км а = 1,7 и b = 0,96; при расстоянии вывозки более 40 км а = 7,37 и b = 0,81;

t м – время пробега 1 км в обоих направлениях по магистрали, с: зависит от типа дороги; S м – расстояние вывозки по магистральной дороге, км;

t ус – время пробега 1 км в обоих направлениях по лесовозному усу: по грунтовым естественным усам t ус = 600 с; по усам с лежневым и со щитовым покрытием t ус = 420 с; S ус – расстояние вывозки по лесовозному усу, км; t в – время на ожидание встречного автопоезда на 1 км пробега в порожнем направлении, с; при однополосном движении t в = 6 с, при двухполосном t в = 0; S 1 – протяженность лесовозной дороги с однополосным движением, км; t у-в – время на установку автопоезда под погрузку и выгрузку и время на выгрузку древесины на один рейс, с; t п – время на погрузку 1 м3 древесины на автопоезд, с: зависит от типа грузоподъемной машины и вида погружаемой древесины.

Данная формула является математическим описанием процесса вывозки древесины автомобильным транспортом.

Этот процесс включает установку поезда под погрузку и выгрузку, ожидание погрузки и выгрузки, погрузку древесины на лесовозный транспорт, движение автопоезда с грузом и порожняком; пробег от гаража до лесовозной дороги и с нижнего склада до гаража;

ежесменное техническое обслуживание машины; получение и сдачу путевого листа и товаротранспортных документов; прохождение предрейсового медосмотра.

Независимо от варианта задачи в расчетах принимаются: Т см = 25200 с; t п-з = 2160 с; t л = 840 с; при расстоянии вывозки до 40 км а = 1,7, b = 0,96, при расстоянии вывозки более 40 км a = 7,37, b = 0,81;

при вывозке хлыстов и сортиментов t у-в = 480 с, а при вывозке щепы t у-в = 360 с.

Необходимые данные для расчетов производительности автомобилей содержат 30 вариантов и приведены в табл. 6.3 и 6.4. По каждому варианту указаны марка лесовозного автомобиля, вид вывозимой древесины и тип дороги, даны значения постоянных и переменных факторов, пределы и шаг изменения переменных факторов.

Табл. 6.3. Исходные данные для расчетов к заданию № Ва- Марка КрАЗ- сорти- грунт. лежнеЛ менты улучш. вый КрАЗ- сорти- гравий- грунт.

МАЗ- сорти- грунт. грунт.

5434 менты улучш. ест.

5434 менты фальт. покр.

МАЗ- сорти- грунт. грунт.

509А менты улучш. ест.

МАЗ- сорти- гравий- щитов.

КамАЗ- сорти- гравий- грунт.

Табл. 6.4. Исходные данные для расчетов к заданию № S м, км V в, м tп, с tм, с Расчеты производятся по формуле (6.4) на ПЭВМ. Результаты расчетов ПЭВМ выдает в виде табличных данных, аналогично, как и в других заданиях. Левый столбец цифр содержит значения изменяемых параметров, а правый – значения производительности автомобиля в зависимости от величины изменяемого параметра.

По полученным данным строятся графики изменения производительности в зависимости от нагрузки на рейс автомобиля, расстояния вывозки древесины, времени пробега 1 км пути в обоих направлениях, времени на загрузку лесовозного транспорта. Затем графики анализируются и даются соответствующие выводы с объяснением, почему такие зависимости.

Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность кранов на выгрузке древесины Технологический процесс на нижнем складе начинается с выгрузки хлыстов, деревьев или сортиментов, доставленных по лесовозной дороге транспортными средствами с погрузочных пунктов лесосек. Выгрузка древесины с подвижного состава может выполняться различными способами, однако наибольшее применение получил способ выгрузки с подъемом пачки, при котором пачку лесоматериалов захватывают, поднимают вертикально и перемещают к месту укладки.

Этот способ позволяет подавать древесину непосредственно на обработку, перегрузку, другой вид транспорта, приемные площадки раскряжевочных установок и в запас или только на приемную площадку.

На выгрузке подвижного состава лесовозного транспорта на современных лесных складах широко используются козловые ЛТ-62, консольно-козловые ККЛ-32 и мостовые КМ-3001 краны.

Несмотря на разнообразие конструктивного исполнения, к такому погрузочно-разгрузочному оборудованию предъявляются общие требования, обусловленные значительной массой грузов, их габаритами и несимметричностью формы (пачки хлыстов или деревьев), а также необходимостью размещения лесоматериалов на значительной площади. Поэтому для эффективной работы кранового оборудования на выгрузке необходимо принимать во внимание факторы, оказывающие влияние на его производительность. Основными из них являются:

объем пачки выгружаемых лесоматериалов (V п ), высота подъема и опускания груза (h), расстояние перемещения грузовой тележки (L1 ) и расстояние перемещения крана (L2 ).

Следовательно, задача может быть сформулирована так: установить как изменяется производительность кранов на выгрузке древесины в зависимости от объема пачки выгружаемых лесоматериалов, средней высота подъема и опускания груза, расстояний перемещения грузовой тележки и крана.

Сменная производительность козловых, консольно-козловых и мостовых кранов на выгрузке древесины с достаточной точностью может быть определена по формуле где Т – продолжительность смены, с; t п-з – время на выполнение подготовительно-заключительных операций, с; 1 – коэффициент использования рабочего времени смены; k – коэффициент совмещения операций (совмещение во времени передвижения грузовой тележки с передвижением крана и др.); V п – средний объем выгружаемой пачки древесины, м3; Т ц – продолжительность цикла, с.

Продолжительность цикла Т ц определяется по формуле где h – средняя высота подъема и опускания груза, м; L 1 и L 2 – соответственно средние расстояния перемещения грузовой тележки и крана, м; ; v гр, v тел и v кр – соответственно скорости подъема груза, перемещения грузовой тележки и перемещения крана, м/с; t 1 – время на захват груза, с; t 2 – время на отцепку груза, с.

Независимо от конструкции крана время на захват и отцепку груза (t 1 + t 2 ) принимается: при работе со стропами 90 – 240 с; с грейферами 60 – 150 с.

Подставив полученное выражение Т ц в формулу (6.5), получим Формула (6.6) представляют собой математическое описание процесса выгрузки пачек лесоматериалов кранами в зависимости от различных факторов.

Для всех вариантов продолжительность смены Т = 25200 с; t п-з = 2400 с; 1 = 0,85; k = 1,15. У нечетных вариантов для захвата груза используются стропы (t 1 + t2) = 160 с; у четных – грейферы (t 1 + t2) = 100 с.

Необходимые исходные данные для расчетов содержат 30 вариантов и приведены в табл. 6.5 и 6.6. По каждому варианту приводятся значения постоянных факторов, значения переменных факторов, пределы и шаг их изменения.

Табл. 6.5. Исходные данные для расчетов к заданию № Вари- Марка Табл. 6.6. Исходные данные для расчетов к заданию № Расстояние перемещения тележки, м; L1 :

Расстояние перемещения крана, м; L Расчеты производятся по формуле (6.6) на ПЭВМ. Результаты вычислений ПЭВМ выводит в виде табличных данных, в которых левый столбец цифр представляет собой изменяемый параметр, а правый – производительность кранов на выгрузке древесины в зависимости от изменяемого параметра.

Обработка полученных результатов По полученным данным строятся графики изменения производительности кранов в зависимости от объема пачки выгружаемых лесоматериалов, высоты подъема и опускания груза, расстояний перемещения грузовой тележки и крана. По оси абсцисс откладывается независимая переменная, а по оси ординат – зависимая. Далее по каждому графику делается анализ с пояснениями, почему такие зависимости.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назовите машины и механизмы, которые применяются на погрузке хлыстов и сортиментов на лесовозный транспорт и выгрузке их с лесовозного транспорта, укажите отличительные особенности этих машин и механизмов.

2. Перечислите основные факторы, влияющие на производительность лесопогрузчиков для погрузки древесины на лесовозный транспорт и объясните как и почему эти факторы так влияют на производительность.

3. Назовите марки лесовозных автопоездов для вывозки хлыстов, сортиментов и щепы и объясните, как изменяется их производительность в зависимости от расстояния вывозки и нагрузки на рейс и почему.

4. Перечислите основные факторы, влияющие на производительность кранов на выгрузке древесины и объясните характер их влияния.

АНАЛИЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ НА

РАСКРЯЖЕВКЕ ХЛЫСТОВ И СОРТИРОВКЕ КРУГЛЫХ

ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность раскряжевочных установок с продольной подачей и цикличным режимом работы Раскряжевка хлыстов на сортименты на полуавтоматических линиях с продольной подачей ЛО-15А, ЛО-68 и др. получила применение на лесных складах благодаря относительной простоте их конструкции, сравнительно высокой производительности, исключению ручного труда на раскряжевке и возможности осуществлять рациональную раскряжевку хлыстов. К недостаткам этих установок следует отнести невозможность раскряжевки хлыстов диаметром более 60 см при одной пиле и довольно высокую энерговооруженность (большая установочная мощность электродвигателей).

В условиях дефицита и дороговизны энергоресурсов очень важно для снижения затрат на раскряжевку хлыстов обеспечить наивысшую производительность линии в данных конкретных условиях. Для этого необходимо знать какие факторы и как влияют на производительность раскряжевочной установки. Основными из этих факторов являются средний объем хлыста, скорость подающего транспортера, производительность чистого пиления и средняя длина выпиливаемых сортиментов.

Следовательно, задачу можно сформулировать так: установить, как изменяется производительность раскряжевочной установки в зависимости от среднего объема хлыста (V хл ), средней длины выпиливаемых сортиментов (l бр ), скорости подающего транспортера (v тр ) и производительности чистого пиления (П пил ).

Расчетная формула, описывающая процесс раскряжевки хлыстов на автоматизированных установках с продольной подачей имеет следующий вид:

где Т – продолжительность смены, сек; t п-з – время на подготовительно-заключительные операции, сек; 1 – коэффициент использования рабочего времени; Т хл – время на подачу к пиле следующего хлыста:

здесь С хл – разрыв между двумя смежными хлыстами, С хл = 3 – 4 м;

v тр – основная скорость продольного перемещения хлыста, м/с;

Т прод – время на продольное перемещение хлыста на основной скорости подающего транспортера:

здесь L хл – длина раскряжевываемого хлыста, м;

t приж – время на одно срабатывание прижимов (опускание и подъем) не совпадающее с опусканием и подъемом пилы, с; t приж = 2с; t пил – время затрачиваемое на один пропил:

здесь L 1 – ход пилы, м: для ЛО-15А L 1 = 1 м; d cр – средний диаметр хлыста на середине его длины, м: зависит от объема хлыста и разряда высот; u 0 – скорость надвигания пилы до момента соприкосновения ее с хлыстом и после выхода из пропила, м/с: u 0 = 0,7 м/с; П пил – производительность чистого пиления, м2/с: для круглых пил на раскряжевке П пил = 0,04...0,06 м2/с; 2 – коэффициент использования производительности чистого пиления: 2 = 0,85...0,9; u х – скорость возвращения пилы в исходное положение, м/с: u х = 0,7м/с;

t сбр – время на сброску отпиленного бревна и возвращение сбрасывателя в исходное положение, с: t сбр 1,5 с; t ком – время на подачу команды оператором, с: t ком = 1 с; если оператор подает команды при двигающемся подающем транспортере, t ком = 0; t авт – время на срабатывание воспринимающих, передающих и исполнительных элементов системы автоматического управления, с: для электрической системы управления t авт 0,5 с; n проп – число пропилов, необходимых для раскряжевки одного хлыста:

здесь l ост – средняя длина оторцовки и остатка в вершине хлыста, м:

l ост = 0,7 – 0,8 м; l бр – средняя длина выпиливаемых сортиментов, м; m – постоянное число: при раскряжевке хлыстов m = +1; при разделке долготья на коротье с оторцовкой с двух сторон m = +1; при одной оторцовке m = 0; без оторцовки m = – 1.

Подставив полученные значения в формулу (7.1), получим детализированную формулу производительности раскряжевочной установки цикличного действия с продольной подачей хлыстов в раскряжевку:

Полученная формула является математическим описанием процесса раскряжевки хлыстов на установках с продольной подачей и одной пилой в зависимости от различных природно-производственных факторов и технологических параметров установки.

Усредненные параметры хлыстов для лесов Республики Беларусь даны в табл. 7.1.

Табл. 7.1. Средние длины и диаметры хлыстов в лесах РБ Показатели Средняя длина хлыста, м Диаметр ствола на середине 9 12 14,5 16 17,5 19 20,5 21,5 23 24 высоты, см Диаметр ствола на высоте 14 18 22 24 26 28 30 32 34 36 груди, см Для всех вариантов продолжительность смены 7 часов, т.е. Т = 25200 с; t п-з = 1500 с; 1 = 0,85; L 1 = 1,0 м; u 0 = 0,7 м/с; u х = 0,7 м/с; m = + 1; t приж = 2 с; t сбр = 1,5 с; t ком = 1 с; t авт = 0,5 с.

Варианты задач и другие исходные данные для расчетов производительности раскряжевочных установок с продольной подачей и цикличным режимом работы представлены в табл. 7.2.

Табл. 7.2. Исходные данные для расчетов к заданию № ПоказатеВарианты ПоказатеВарианты ПоказатеВарианты Значения переменных величин и шаг их изменения приведены в табл. 7.3.

Табл. 7.3. Исходные данные для расчетов к заданию № Средняя длина выпиливаемых сортиментов, м; l бр Скорость подающего транспортечерез 0, ра, м/с; v тр Производительность чистого пичерез 0, ления, м2/с; П пил Расчеты производятся по вышеприведенной формуле (7.2) по программе на ПЭВМ.

Результаты расчетов по приведенной выше программе ПЭВМ выдает в виде табличных данных, в которых левый столбец цифр представляет собой изменяемый параметр (объем хлыста, скорость движения транспортера, производительность чистого пиления и т.д.), а правый – производительность раскряжевочной установки в зависимости от изменяемого параметра.

По полученным данным строятся графики изменения производительности установки в зависимости от объема хлыста, скорости движения транспортера, производительности чистого пиления и средней длины выпиливаемого сортимента. По оси абсцисс откладывается независимая переменная, а по оси ординат – зависимая. Затем графики анализируются и даются соответствующие выводы с объяснениями, почему такие зависимости.

Исследование и анализ влияния различных факторов на мощность и производительность продольных сортировочных Продольные лесотранспортеры широко применяются в лесозаготовительной промышленности для перемещения, сортировки и подачи на обработку круглых лесоматериалов. Лесотранспортеры относятся к машинам непрерывного транспорта, так как рабочий ход (перемещение груза), обратный ход, загрузка и разгрузка происходят одновременно без остановки тягового устройства.

Для сортировки круглых лесоматериалов, подачи их в деревообрабатывающие цехи применяются цепные продольные транспортеры Б-22У-1, ЛТ-44, ТС-7, ЛТ-86Б, ЛТ-182, а также находит ограниченное применение канатный транспортер ТТС-1.

Данное оборудование имеет высокие показатели производительности (особенно при автоматизированной сброске), однако не всегда используется эффективно в различных природнопроизводственных условиях, что приводит к снижению производительности и увеличению затрат энергии на привод лесотранспортера.

Целью расчета является определение потребной мощности электродвигателя приводной станции и производительности лесотранспортера, а также зависимостей данных параметров от длины лесотранспортера, угла наклона тягового органа, его скорости, коэффициента загрузки, объема и длины сортиментов.

Для определения потребной мощности двигателя транспортера необходимо знать тяговое усилие Z тяг. Натяжение тягового органа и сопутствующие параметры определяются методом обхода по контуру (рис. 7.1) согласно следующему алгоритму:

Рис. 7.1. Расчетная схема продольного сортировочного лесотранспортера Тяговое усилие при использовании гравитационных сбрасывателей Динамическая нагрузка в период пуска лесотранспортера Добавочное натяжение, возникающее при огибании звездочки Динамическое усилие, возникающее при сброске Максимальное усилие в тяговом органе лесотранспортера определяется по наибольшему:

а) с рычажными сбрасывателями б) с гравитационными сбрасывателями Потребная мощность двигателя лесотранспортера Производительность Пч продольных сортировочных транспортеров (м3/ч) определяется по формуле В расчетных формулах приняты следующие обозначения:

ZI-VI – натяжение тягового органа в точках I – VI, Н; ZМ – монтажное натяжение, Н (ZМ = 1000 – 2500 Н); µ – коэффициент трения скольжения траверс по направляющим (µ = 0,2 – 0,25); q – вес одного погонного метра тягового органа с траверсами, Н; qц – вес 1 м цепи, Н; qтр – вес траверсы, Н; тр – расстояние между траверсами, м; L1, L – соответственно длина наклонного и горизонтального участков транспортера, м; – угол подъема наклонного участка лесотранспортера, град.; Кз – коэффициент сопротивления движению тягового органа при огибании ведущих звездочек (Кз = 1,08); n1, n2 – число бревен на 1-м и 2-м участках лесотранспортера; бр – средняя длина бревна, м; 2 – коэффициент загрузки лесотранспортера; а – расстояние между торцами бревен, м; – коэффициент, учитывающий сброс лесоматериалов в лесонакопители ( = 0,35 – 0,8), при равномерной сброске по всей длине транспортера ( = 0,55); Q – вес одного бревна, Н; Vбр – объем одного бревна, м3; – плотность древесины, кг/м3; µ'0 – коэффициент тяги при качении ролика траверсы по направляющей (µ'0 = 0,05 – 0,06); S1, S2, – плечи приложения удерживающей силы и силы веса относительно точки качения траверсы, м; t – продолжительность разгона лесотранспортера, с (t = 2 – 4 c); vтр – скорость лесотранспортера, м/с; m – масса тягового органа и находящихся на нем лесоматериалов, кг; гр – длина грани звездочки или шаг цепи (для цепей из круглой стали), м; – угловая скорость вращения ведущей звездочки, рад/с; R – радиус ведущей звездочки (R = 0,25 м); С1, С2 – коэффициенты приведения масс (при длине транспортера 80 – 150 м С1 = 0,75, С2 = 0,75); µз – коэффициент динамичности (µз = 0,5 – 0,6); Кд – коэффициент трения бревна об опоры (Кд = 1,5); – КПД привода; 1 – коэффициент использования рабочего времени (1 = 0,85 – 0,9).

Необходимые исходные данные для расчетов содержат 30 вариантов и приведены в табл. 7.4 и 7.5. По каждому варианту приводятся значения постоянных факторов, значения переменных факторов, пределы и шаг их изменения.

Табл. 7.4. Исходные данные для расчетов к заданию № Примечание: у вариантов с 2 = 0,7 – 0,8 (рычажные сбрасыватели); 2 = 0,85 и 0,9 (гравитационные сбрасыватели). Для всех вариантов принимать ZМ = 1500 Н; µ = 0,2; qц = 80 Н; qтр = 70 Н; тр = 1,3 м; = 0,55; = 850 кг/м3; µ'0 = 0,05;

S1 = 0,02 м; S2 = 0,3 м; t = 3 с; гр = 0,13 м; µз = 0,5; = 0,9; 1 = 0,85.

Табл. 7.5. Исходные данные для расчетов к заданию № Длина наклонного участка лесотранспорчерез тера, м; L Длина горизонтального участка лесочерез транспортера, м; L Угол подъема наклонного участка лесочерез транспортера, град.;

Расчеты производятся по вышеприведенной методике на ПЭВМ. Результаты вычислений ПЭВМ выводит в виде табличных данных, в которых левый столбец цифр представляет собой изменяемый параметр (скорость тягового органа лесотранспортера, средняя длина бревна, объем бревна и т.д.), а правый – мощность или производительность лесотранспортера в зависимости от изменяемого параметра.

Обработка полученных результатов По полученным данным строятся графические зависимости производительности и мощности лесотранспортера от объема и средней длины сортимента, скорости тягового органа транспортера, коэффициента загрузки и других изменяемых параметров. По оси абсцисс откладывается независимая переменная, а по оси ординат – зависимая.

Далее производится анализ графиков и по каждому из них делаются соответствующие выводы с пояснениями, почему такие зависимости.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назовите марки полуавтоматических раскряжевочных установок с продольной подачей хлыстов в раскряжевку и условия их применения.

2. Перечислите основные факторы, влияющие на производительность раскряжевочных установок с продольной подачей хлыстов и цикличным режимом работы.

3. Объясните, как и почему оказывает влияние на производительность полуавтоматических раскряжевочных установок с продольной подачей и цикличным режимом работы средний объем хлыста и средняя длина выпиливаемых сортиментов.

4. Назовите марки продольных лесотранспортеров для сортировки круглых лесоматериалов и объясните, какие факторы, как и почему влияют на производительность и мощность привода лесотранспортеров.

АНАЛИЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ

И МАШИН ПО МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ ДРЕВЕСИНЫ

Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность и мощность привода В станках с кольцевой ножевой головкой применяется поперечно-винтовая окорка. Коросниматели, укрепленные внутри кольцевой головки, вращаются вместе с ней в плоскости нормальной к оси обрабатываемого кряжа. Окоряемое бревно в продольном направлении по оси вращения ножевой головки перемещается ведущими роликами, помещенными на качающихся рычагах, поставленных по обе стороны ножевой головки на кольцевой станине.

Производительность окорочных станков зависит от ряда факторов. Основные из них: толщина окариваемых бревен, порода и физическое состояние древесины, тип станка и режим его работы; околостаночная механизация, обеспечивающая загрузку и прием бревен;

организация процесса окорки и квалификация станочника; требования, предъявляемые к окорке.

Следовательно, задача может быть сформулирована так: установить, как изменяется производительность и потребная мощность роторного окорочного станка от перечисленных выше и других факторов.

Для роторно-скребкового станка, непрерывного режима работы производительность следующая:

где Т – время смены (25200), с; t п-з – время на выполнение подготовительно-заключительных операций (9000), с; d средний диаметр бревна, м; n p число оборотов ротора в минуту; z число ножей, шт;

b ширина рабочей зоны инструмента, м; k п коэффициент перекрытия; 1 коэффициент заполнения транспортера (0,8-0,9); 2 коэффициент использования рабочего времени (0,8); 3 – коэффициент технической готовности (0,75); 4 коэффициент повторного пропуска бревен, зависит от состояния древесины (0,5-1,0).

Коэффициент перекрытия k п характеризуется безразмерной величиной, представляющей собой отношения длины рабочей кромки к продольной подаче (посылке) лесоматериалов на каждый коросниматель за один оборот ротора.

При окорке свежесрубленных лесоматериалов различных пород при положительных и отрицательных температурах оптимальная величина коэффициента перекрытия для роторных станков представлена в табл. 8.1.

Табл. 8.1. Значения коэффициента перекрытия для роторных Коэффициент перекрытия k п в зависимости от породы древесины Температура t=–20°C Определим основные кинематические параметры. Скорость рабочей кромки короснимателя (скорость резания) находят по формуле Скорость продольного перемещения бревна находим по формуле Усилие резания на одном короснимателе где ko – удельное сопротивление сдвигу коры, зависящее от способа скобления, влажности, температуры, Н/м; µк – коэффициент трения короснимателя о поверхность кряжа (0,2-0,25); k – давление кромки короснимателя (15-30 Н/м); k – усилие, необходимое для перерезания волокон коры, Н;

Значения kо и k' в зависимости от состояния окоряемой древесины приведены в табл. 8.2.

Табл. 8.2. Значения коэффициентом kо и k' Усилие, необходимое для продольного перемещения сортимента, находят по формуле где nв – число ведущих вальцов; kз – коэффициент запаса (1,5-2); в – коэффициент сопротивления движению вальца (0,1).

Масса сортимента где - плотность стволовой древесины, кг/м3.

Мощность двигателя для привода кольцевой головки где — КПД привода кольцевой головки (0,95).

Мощность двигателя для механизма продольного перемещения кряжа и вращения вальцов находят по формуле где в – КПД привода вальцов (0,85).

Необходимые данные для расчетов содержат 30 вариантов и даны в таблицах 8.3 и 8.4. По каждому варианту указана марка окорочного станка и приводятся значения постоянных и переменных факторов, пределы и шаг изменения переменных факторов.

Табл. 8.3. Исходные данные для расчетов к заданию № Марка 2ОК40- 2ОК63- 2ОК80- 2ОК40- 2ОК63- 2ОК80- 2ОК40- 2ОК63- 2ОК80- 2ОК40станков Порода Марка стан- 2ОК40- 2ОК63- 2ОК80- 2ОК40- 2ОК63- 2ОК80- 2ОК40- 2ОК63- 2ОК80- 2ОК40ков Порода Марка стан- 2ОК40- 2ОК63- 2ОК80- 2ОК40- 2ОК63- 2ОК80- 2ОК40- 2ОК63- 2ОК80- 2ОК40ков Порода Табл. 8.4. Исходные данные для расчетов к заданию № 2ОК40- 2ОК63- 2ОК80- Расчеты производятся по программе на ПЭВМ. Результаты расчетов ПЭВМ выдает в виде табличных данных, в которых левый столбец представляет собой изменяемый параметр, а правый - производительность и установочная мощность станка в зависимости от изменяемого параметра.

По полученным данным строятся графики изменения производительности и установочной мощности окорочного станка в зависимости от среднего диаметра и длины сортимента, ширины рабочей зоны короснимателя, числа короснимателей и числа оборотов ротора.

По оси абсцисс откладывается независимая переменная, а по оси ординат – зависимая. Затем графики анализируются и делаются соответствующие выводы с пояснениями.

Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность и мощность привода При выработке щепы высокого качества наиболее широкое распространение получили в основном стационарные дисковые рубительные машины МРНП-10-1; МРНП-30-1, МРН-40-1, МРГ-20Б, МРР8-50ГН. Для измельчения отходов лесозаготовок и тонкомерной древесины на щепу находят применение финские передвижные рубительные машины "Валмет" ТТ-1000ТУ, "Кархула-312В" и российские УРП-1.

Значения производительности и установочной мощности рубительной машины в основном зависит от среднего диаметра бревна, длины щепы, числа ножей и числа оборотов рубительного диска.

Таким образом, задача может быть сформулирована так: установить, как изменяется производительность и потребная мощность рубительной машины от перечисленных выше и других факторов.

Для дисковой рубительной машины, непрерывного режима работы производительность следующая:

где Т – время смены (25200), с; tп-з – время на выполнение подготовительно-заключительных операций (3900), с; n число оборотов диска в минуту; z число ножей, шт; lщ длина щепы, м; b ширина измельчаемого материала, м; Н толщина измельчаемого материала, м;

1 коэффициент заполнения подающего патрона (0,65); 2 коэффициент использования рабочего времени (0,7); 3 – коэффициент технической готовности (0,8).

При работе рубительных машин происходит сложное резание, которое вследствие большой толщины стружки можно считать бесстружечным резанием.

Мощность на измельчение сырья определим по формуле:

где п – скорость подачи сырья по уравнению (8.4), м/с; Руд – удельная сила резания определяется по уравнению (8.4), кН/м; µ – коэффициент трения древесины о поверхность диска, составляющий 0,3; bср – средняя условная ширина резания определяется по уравнению (8.5), м; Rр– средний радиус резания, м; Кпер – допустимый коэффициент перегрузки двигателя, равный 1,2; – КПД механической передачи; lщ– требуемая длина щепы, м; z – число ножей диска; kиз – коэффициент, учитывающий избыточную работу, совершаемую энергией вращающегося диска при снижении его оборотов от номинальных до минимально допустимых (kиз=1,25).

где Fср – средняя площадь поперечного сечения перерабатываемой древесины, м2.

Если лесоматериал круглого сечения площадь определим по формуле:

где Руд (в, н)– удельная сила резания в функции от значения углов встречи, (в=0,6-1,57) и наклона (н=0,35-1,22), рад, определяется по монограмме (рис. 8.1); аq – коэффициент затупления режущих ножей для острых равен 1, для затупленных – 1,25; аw – коэффициент, учитывающий влажность древесины. При W=25–30 % (подсушенная) аw=1,1, W=50–57 % аw=1; аt – коэффициент, учитывающий температуру (для мерзлой древесины 1,4); ап – коэффициент, учитывающий породу древесины, значения которого для основных пород следующие:

сосна – 1, ель – 0,87, осина – 0,85, береза – 1,25.

Рис. 8.1. Номограмма для определения удельной силы и удельной работы резания при различных значениях угла встречи и угла наклона Необходимые данные для расчетов содержат 30 вариантов и даны в таблицах 8.5 и 8.6. По каждому варианту приводятся значения постоянных и переменных факторов, пределы и шаг изменения переменных факторов.

Табл. 8.5. Исходные данные для расчетов к заданию № d, м 0,12 0,13 0,18 0,15 0,18 0,15 0,12 0,14 0,17 0, lщ, м 0,014 0,015 0,005 0,013 0,012 0,005 0,014 0,013 0,011 0, в, рад 0,96 1,15 0,88 1,25 0,89 1,25 1,06 1,21 0,78 0, н, рад 0,87 0,96 0,95 1,11 1,05 0,96 0,87 0,98 1,15 0, Порода древесины ель сосна осина береза осина ель береза сосна ель осина d, м 0,10 0,12 0,14 0,12 0,10 0,14 0,11 0,10 0,12 0, lщ, м 0,010 0,011 0,009 0,010 0,011 0,006 0,012 0,014 0,012 0, в, рад 0,92 1,05 0,98 1,05 0,99 1,15 1,16 1,25 0,88 0, н, рад 0,85 0,86 0,85 1,01 1,15 0,86 0,97 0,99 1,25 0, Порода древесины осина береза осина ель осина береза осина ель сосна ель d, м 0,11 0,14 0,17 0,13 0,11 0,12 0,13 0,14 0,18 0, lщ, м 0,012 0,015 0,008 0,018 0,014 0,006 0,011 0,014 0,011 0, в, рад 0,93 1,05 0,98 1,15 0,89 1,25 1,16 1,11 0,98 0, н, рад 0,88 0,99 0,96 1,01 1,15 0,86 0,97 0,88 1,05 0, Порода древесины ель сосна осина береза осина ель береза сосна ель осина Табл. 8.6. Исходные данные для расчетов к заданию № Расчеты производятся по программе на ПЭВМ. Результаты расчетов ПЭВМ выдает в виде табличных данных, в которых левый столбец представляет собой изменяемый параметр, а правый - производительность и установочная мощность станка в зависимости от изменяемого параметра.

По полученным данным строятся графики изменения производительности и установочной мощности рубительной машины в зависимости от среднего диаметра бревна, длины щепы, числа ножей и числа оборотов рубительного диска. По оси абсцисс откладывается независимая переменная, а по оси ординат – зависимая. Затем графики анализируются и делаются соответствующие выводы с пояснениями.

Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность и мощность привода круглопильных станков для продольного пиления древесины Круглопильные станки для продольной распиловки древесины широко применяеются в цехах переработки древесины на лесных складах лесозаготовительных предприятиях при выпиловке шпал, брусьев, досок, тарных пиломатериалов, различного рода заготовок для товаров ширпотреба и т.д.

Для достижения высокой производительности круглопильных станков необходимо знать какие факторы и как влияют на их проиводительность.

При решении задачи требуется найти следующие технологические параметры станка (рис. 8.2): определить требуемый диаметр пильного диска, выбрать соответствующий стандартный размер по диаметру и установить возможные варианты изменения параметров пильного диска по числу зубьев и по толщине; определить возможные допустимые скорости подачи материала при пилении и выбрать максимально возможную скорость из условий ограничения скорости подачи по размещению опилок в межзубовой пазухе и по прочности зубьев пилы; исходя из величины скорости подачи и выбранных параметров пильного диска найти нужное значение удельной работы резания и с учетом породы, влажности и затупления резца определить ее расчетное значение; определить потребную мощность на подачу;

найти установочную мощность двигателя с учетом пиления, подачи и возможности его перегрузки, определить производительность круглопильного станка.

Рис. 8.2. Схема действия сил при продольном пилении древесины Определим потребный диаметр пильного диска (м), по заданным исходным данным по формуле где dш – диаметр крепящих шайб пильного диска; dш = 0,2 Дп; dсорт – диаметр распиливаемого материала, м; с – припуск на заточку пилы, м (0,05-0,08); а – припуск на неровности сортимента, м (0,03-0,04).

Вычисленное значение Dп сравнивается с табличными значениями по ГОСТ 980 (табл. 8.7) и выбирается подходящий стандартный размер диаметра пильного диска.

По выбранному диаметру пильного диска и числу оборотов пильного вала определяется скорость резания по формуле где n – число оборотов приводного двигателя станка, об/мин.

Для каждых трех значений чисел зубьев пильного диска Zк, по табл. 8.7 вычисляются соответствующие значения шага зубьев tк (расстояние между вершинами двух соседних или одноименных зубьев) по формуле а также соответствующие им значения скоростей подачи Uопк из условия размещения опилок в пазухе зубьев пильного диска:

где – коэффициент площади межзубового пространства (0,15-0,57);

– коэффициент разрыхления опилок (1,5-3).

Табл. 8.7. Значения диаметра, числа зубьев и толщины пильного Для каждого значения шага зубьев определяются возможные скорости подачи из условия прочности зуба для трех значений толщин пильных дисков, данных ГОСТ 980 по формуле где i – коэффициент прочности зуба пильного диска (0,2-0,4); Sп – толщина пильного диска (см. табл. 8.7), мм.

Из вычисленных девяти значений скоростей подачи, из условия прочности и соответствующих трех значений скоростей подачи, из условия размещения опилок сравнением определяется наилучшее сочетание скоростей подачи, обеспечивающее максимальную производительность пиления, и меньшее из этих значений принимается за расчетное значение скорости подачи Uрасч..

По найденному значению Uрасч., исходя из кинематического соотношения, находится величина подачи на один зуб, по формуле Полученное значение Uz сравниваются с табличными значениями и выбирается его расчетное значение Uрасч.. По таблице 8.8 находится величина удельной работы резания Kuz, соответствующая расчетному значению подачи на один зуб Uzрасч..

Табл. 8.8. Значения удельной работы резания взависимости от Предельные значения по- Расчетное значения пода- Удельная работа резания, дачи на зуб, Uz, мм чи на зуб, Uzрасч, мм Кuz, МДж/м Табличное значение удельной работы резания перемножением на поправочные коэффициенты, учитывающие породу (ап), влажность древесины (аw) и затупление резца (а).

где ап – коэффициент, учитывающий породу древесины, значения которого для основных пород следующие: сосна – 1, ель – 0,9, осина – 0,85, береза – 1,25; а – коэффициент затупления режущих ножей для острых равен 1, для затупленных – 1,7; аw – коэффициент, учитывающий влажность древесины. При W=25–30 % (подсушенная) аw=1,1, W=50–57 % аw=1.

По оптимальной толщине пильного диска Sрасч. и заданной величине развода зубьев (р=0,5-1,0 мм) находится расчетная ширина пропила Далее определяется потребная мощность на резание Вычисляется угол перерезания волокон Рассчитывается сила резания по формуле Находится сила отжима Определяется вес распиливаемого сортимента где Lсорт – длина сортимента, м.

Находится равнодействующая вертикально-действующих сил на механизм резания и подачи станки где Qтел – вес тележки станка (7000), Н.

Находится равнодействующая горизонтально-действующих сил Вычисляется усилие подачи при пилении где dо – диаметр оси тележки (0,05), м; µ – коэффициент трения в осях тележки (0,14); f – коэффициент трения качения колеса тележки (0,001); dк – диаметр колеса тележки (0,15), м.

Находится потребная мощность на подачу где пер – коэффициент полезного действия передачи от двигателя к механизму подачи (0,75).

Определяется потребная суммарная мощность механизмов резания и подачи С учетом перегрузочной способности электродвигателя вычисляется его установленная мощность где Кпер.– коэффициент перегрузки двигателя (1,6-1,8).

Производительность круглопильных станков периодического действия для продольной распиловки рассчитывается по формуле где Т – время смены (25200), с; tп-з – время на выполнение подготовительно-заключительных операций (2400), с; Vсорт – объем сортимента, м3; 1 - коэффициент использования машинного времени, учитывающий внецикловые его затраты (0,85); 2 - коэффициент использования рабочего времени, учитывающий простои регламентированные и нерегламентированные (0,75).

где t р и t x - время рабочего и обратного хода тележки; t - время одного поворота сортимента; t - время бокового (поперечного) перемещения сортимента; t – время загрузки и разгрузки станка, принимаемое в зависимости от типа околостаночного оборудования (12-20 с);

n, n и n - соответственно число пропилов, поворотов и поперечных перемещений при распиловке одного сортимента, устанавливаемое в зависимости от схемы его распиловки.

Продольная распиловка сортиментов круглопильными станками периодического действия характеризуется взаимным расположением пропилов. В зависимости от диаметра бревна из него выпиливают необрезные брусья при d30 см. Одновременно часто выпиливают и подгорбыльные доски, что увеличивает число пропилов и время распиловки.

Время рабочего хода где L'н - путь надвигания при одном пропиле, определяемый по формуле где nн – число пропилов; lo – путь надвигания до пиления и после него (0,6-1,0 м).

Средняя скорость надвигания с учетом времени разгона и торможения тележки н.ср определяется по формуле где tразг и tост – соответственно время разгона и остановки тележки;

Время обратного хода tп определяют по формуле (8.6) при н.ср = х.ср, а х.ср – по формуле (8.7) при Uрасч = х. Время разгона и останова при обратном ходе определяют по формуле (8.8) при Uрасч = х.

Время t' зависит от типа механизмов зажима и поворота и принимается в пределах 3-5 с, а время t'' – от типа механизма поперечной подачи и составляет 2-3 с.

Необходимые данные для расчетов содержат 30 вариантов и даны в таблицах 8.9 и 8.10. По каждому варианту приводятся значения постоянных и переменных факторов, пределы и шаг изменения переменных факторов.

Табл. 8.9. Исходные данные для расчетов к заданию № Табл. 8.10. Исходные данные для расчетов к заданию № Коэффициент прочности зуба Расчеты производятся по программе на ПЭВМ. Результаты расчетов ПЭВМ выдает в виде табличных данных, в которых левый столбец представляет собой изменяемый параметр, а правый - производительность и установочная мощность станка в зависимости от изменяемого параметра.

По полученным данным строятся графики изменения производительности и установочной мощности круглопильного в зависимости от диаметра и длины сортимента, числа оборотов двигателя, коэффициента площади межзубового пространства, коэффициента разрыхления опилок, величины развода зубьев пильного диска и коэффициента прочности зуба пильного диска. По оси абсцисс откладывается независимая переменная, а по оси ординат – зависимая. Затем графики анализируются и делаются соответствующие выводы с пояснениями.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Перечислите марки роторных окорочных станков, условия их применения и основные конструктивные отличия их друг от друга.

2. Объясните, какие факторы влияют на продолжительность цикла обработки одного сортимента окорочными станками.

3. Назовите, какие факторы влияют на мощность двигателя для привода окорочной головки, продольного перемещения сортимента и вращения вальцов окорочного станка.

4. Какие отличительные особенности рубительных машин вы знаете?

5. Объясните, как изменяется производительность и мощность привода рубительной машины с увеличением диаметра сортимента и длины получаемой щепы и почему так изменяется.

6. Перечислите марки круглопильных станков для продольного распиловки бревен на пиломатериалов, условия их применения и основные конструктивные отличия их друг от друга.

7. Назовите, какие факторы влияют на продолжительность цикла распиловки одного сортимента и установочную мощность двигателя круглопильного станка.

АНАЛИЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ НА

ШТАБЕЛЕВКЕ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность консольно-козловых и башенных кранов Штабелевка готовой продукции на лесных складах необходима для создания запасов в связи с неравномерностью отгрузки, а также для равномерной работы поточных линий и отдельных цехов. Технологический процесс штабелевки включает захват или прицепку, перемещение, укладку и отцепку пачки или пакета на штабеле.

На прирельсовых нижних складах для штабелевки и погрузки лесоматериалов в настоящее время применяют консольно-козловые (ККС-10, К12,5М, ККЛ-16) и башенные (КБ-572А, КБ-578) краны.

С целью снижения затрат на штабелевку готовой продукции и повышения эффективности лесоскладских работ необходимо обеспечить максимальную производительность используемого оборудования в конкретных условиях. Этого можно достичь только при условии должного учета факторов, влияющих на производительность кранов.

Основными из этих факторов являются: объем штабелюемой краном пачки лесоматериалов; высота подъема и опускания пачки; расстояние перемещения грузовой тележки; расстояние перемещения крана, которое будет определяться длиной фронта штабелей.

Задача может быть сформулирована следующим образом: установить, как изменяется производительность консольно-козловых и башенных кранов на штабелевке в зависимости от вышеперечисленных факторов.

Сменная производительность кранов на штабелевке лесоматериалов выражается формулами:

для консольно-козловых кранов для башенных кранов где Т – продолжительность смены, с; t п-з – время на выполнение подготовительно-заключительных операций, с; 1 – коэффициент использования рабочего времени смены; k – коэффициент совмещения операций (совмещение во времени передвижения грузовой тележки с передвижением крана и др.); V п – средний объем штабелюемой пачки древесины, м3; t гр – время, затрачиваемое на подъем и опускание грейфера при штабелевке одной пачки лесоматериалов, с:

здесь h – высота подъема и опускания пачки, м; v гр – скорость подъема и опускания пачки, м/с;

t тел – время, затрачиваемое на перемещение тележки при укладке в штабель одной пачки, с:

здесь L ср – среднее расстояние перемещения тележки крана, м; v тел – скорость передвижения тележки крана, м/с;

t кр – время, затрачиваемое на перемещение крана при штабелевке одной пачки, с:

здесь L шт – длина фронта штабелей, м; L т – длина части сортировочного транспортера, вдоль которой расположены лесонакопители, м;

v кр – скорость передвижения крана, м/с;

t п – время, затрачиваемое на поворот стрелы крана, с:

здесь с – угловая скорость поворота стрелы, рад/с;

t 1 – время на захват груза, с; t 2 – время на отцепку груза, с.

Независимо от типа и марки крана время на захват и отцепку груза (t 1 + t 2 ) принимается: при работе со стропами 90 – 240 с; с грейферами 60 – 150 с.

Подставив полученные выражения t гр, t тел, t кр и t п в формулы (9.1) и (9.2), получим для консольно-козловых кранов для башенных кранов Полученные формулы позволяют с достаточной степенью точности и достоверности исследовать влияние наиболее значимых факторов на производительность кранов, используемых для штабелевки древесины.

Для всех вариантов продолжительность смены Т = 25200 с; t п-з = 2400 с; 1 = 0,85; k = 1,2; Lт = 60 м. У нечетных вариантов для захвата груза используются стропы (t 1 + t2) = 160 с; у четных – грейферы (t 1 + t2) = 100 с; для башенных кранов с = 0,07 рад/с.

Необходимые исходные данные для расчетов содержат 30 вариантов и приведены в табл. 9.1 и 9.2. По каждому варианту приводятся значения постоянных факторов, значения переменных факторов, пределы и шаг изменения переменных факторов.

Табл. 9.1. Исходные данные для расчетов к заданию № Вари- Марка Табл. 9.2. Исходные данные для расчетов к заданию № Объем штабелюемой пачки лесоматериачерез лов, м3; V п Средняя высота подъема и опускания груза, м; h Расстояние перемещения тележки, м; Lср :

Расчеты производятся по формулам (9.3) или (9.4) в зависимости от типа крана на ПЭВМ. Результаты вычислений ПЭВМ выводит в виде табличных данных. Левый столбец цифр представляет собой изменяемый параметр, а правый – значения производительности кранов на штабелевке лесоматериалов в зависимости от изменяемого параметра.

По полученным данным строятся графики изменения производительности консольно-козловых и башенных кранов в зависимости от объема пачки штабелюемых лесоматериалов, высоты подъема и опускания груза, расстояния перемещения грузовой тележки и длины фронта штабелей. По оси абсцисс откладывается независимая переменная, а по оси ординат – зависимая. Затем графики анализируются и делаются соответствующие выводы с пояснениями, почему такие зависимости.

Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность колесных лесопогрузчиков на разгрузке, штабелевке и погрузке пачек лесоматериалов На лесных складах со значительным сезонным запасом (который обычно удален от склада) и развитой переработкой лесоматериалов существующие краны и транспортеры, имеющие строго фиксированные пути перемещения и зоны обслуживания, в некоторых случаях не могут обеспечить требуемой технологичности внутрискладских переместительных операций. Эффективным решением этой проблемы является применение самоходных колесных подъемно-транспортных машин.

Преимуществами данного вида оборудования являются: высокая маневренность; универсальность (способность с равным успехом выполнять функции как погрузочно-разгрузочного, так и транспортирующего оборудования); проведение всех подъемно-транспортных операций не с отдельными сортиментами, а с пакетами или пачками; комплексная механизация всего процесса от захвата пачки до ее укладки.

Колесные лесопогрузчики могут выполнять на лесных складах весь комплекс подъемно-транспортных операций: разгрузку подвижного состава лесовозных дорог с подачей лесоматериалов (хлыстов, бревен) на разгрузочную эстакаду или в штабеля запаса; транспортирование лесоматериалов из лесонакопителей в штабеля и из штабелей к цехам переработки, погрузку сортиментов на подвижной состав МПС и другие работы.

Для эффективной и производительной работы лесопогрузчиков необходимо дороги и площадки, по которым они перемещаются, устраивать с твердым покрытием, производить штабелевочнопогрузочные работы с оптимальными объемами пачек лесоматериалов, а также рационально располагать штабеля для сокращения расстояния перемещения погрузчика.

Таким образом задача может быть сформулирована так: установить, как изменяется производительность колесных большегрузных лесопогрузчиков на выгрузке, штабелевке и погрузке лесоматериалов в зависимости от скорости движения погрузчика, расстояния перемещения погрузчика, которое будет определяться длиной штабеля, объема пачки лесоматериалов.

Сменная производительность колесного лесопогрузчика как на разгрузке лесовозных автопоездов и укладке пачек в штабеля, так и на разборке штабелей и погрузке пачек на автопоезда определяется где Т – продолжительность смены, с; t п-з – время на выполнение подготовительно-заключительных операций, с; 1 – коэффициент использования рабочего времени смены; V п – средний объем пачки лесоматериалов, м3; t 1 – время, затрачиваемое лесопогрузчиком на разгрузку автопоезда и укладку пачки в штабель или на взятие пачки из штабеля и укладку ее на автопоезд, с; ш – длина штабеля, м; b ш – ширина площади перед штабелями, м; v р – средняя скорость лесопогрузчика с грузом, м/с; v х – средняя скорость лесопогрузчика без груза, м/с.

По приведенной формуле представляется возможным установить влияние основных факторов на производительность колесных большегрузных лесопогрузчиков на операциях выгрузки, штабелевки и погрузки пачек древесины.

Для всех вариантов продолжительность смены Т = 25200 с; t п-з = 2400 с; 1 = 0,85; t1 = 450 с.

Исходные данные, необходимые для расчетов содержат 30 вариантов и приведены в табл. 9.3 и 9.4. По каждому варианту приводятся значения постоянных факторов, значения переменных факторов, пределы и шаг изменения переменных факторов.

Табл. 9.3. Исходные данные для расчетов к заданию № Табл. 9.4. Исходные данные для расчетов к заданию № Скорость движения лесопогрузчичерез 0, ка с грузом, м/с; v р Расчеты производятся по формуле (9.5) на ПЭВМ. Результаты вычислений ПЭВМ выводит в виде табличных данных. Левый столбец цифр представляет собой изменяемый параметр, а правый – значения производительности лесопогрузчика на штабелевке и погрузке лесоматериалов в зависимости от изменяемого параметра.

По полученным данным строятся графики изменения производительности колесных лесопогрузчиков в зависимости от объема пачки штабелюемых и погружаемых лесоматериалов, длины штабелей и скорости движения погрузчика с грузом. По оси абсцисс откладывается независимая переменная, а по оси ординат – зависимая. Затем графики анализируются и делаются соответствующие выводы с пояснениями, почему такие зависимости.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назовите марки кранов для штабелевки и отгрузки готовой продукции и укажите отличительные особенности этого оборудования от кранов, используемых на выгрузке древесины.

2. Перечислите, какие составляющие включает время цикла консольно-козловых и башенных кранов.

3. Назовите операции, которые могут быть совмещены в процессе работы кранового оборудования.

4. Укажите операции, выполняемые колесными лесопогрузчиками, и достоинства этих машин в сравнении с кранами.

5. Перечислите основные факторы, влияющие на производительность кранов и лесопогрузчиков на штабелевке древесины, и объясните характер их влияния.

ЛИТЕРАТУРА

1. Матвейко А.П., Федоренчик А.С. Технология и машины лесосечных работ: Учеб. для студ. спец. "Лесоинженерное дело" вузов. – Мн.: УП "Технопринт", 2002. – 480 с.

2. Матвейко А.П. Совершенствование лесозаготовительного производства Беларуси на основе малотходных технологий и рационального использования древесного сырья: дис.... д-ра техн. наук: 05.21.01/ Белор. гос.

технол. ун-т. – Мн., 2003. – 288 с.

3. Залегаллер Б.Г., Ласточкин П.В., Бойков С.П. Технология и оборудование лесных складов. – М.: Лесная промышленность, 1987. – 256 с.

4. Матвейко А.П., Клоков Д.В., Бычек А.Н. Технология и оборудование лесозаготовительного производства. Учебно-методическое пособие. – Мн.:

БГТУ, 2003. – 76 с.

5. Редькин А.К., Никишов В.Д. Суханов А.К., Шадрин А.А. Технология и проектирование лесных складов: Учеб. пособие для вузов. – М.: "Экология", 1991. – 288 с.

6. Федоренчик А.С., Турлай И.В. Харвестеры: Учеб. пособие. – Мн.:

БГТУ, 2002. – 172 с.

7. Жуков А.В., Федоренчик А.С., Коробкин В.А., Бычек А.Н. Лесные машины "Беларус": Учеб. пособие. – Мн.: БГТУ, 2001.– 149 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Глава 1. Типы технологических процессов в лесозаготовительном производстве

1.1. Типы технологических процессов на лесосечных работах

1.2. Типы технологических процессов на лесоскладских работах

Глава 2. Машины, механизмы и оборудование, используемые в лесозаготовительном производстве

2.2.1. Бензиномоторные пилы для валки, обрезки сучьев и раскряжевки

2.2.3. Валочно-трелевочные машины

2.2.4. Валочно-сучкорезно-расряжевочные машины (харвестеры)

2.2.5. Сучкорезные и сучкорезно-раскряжевочные машины

2.2.6. Трелевочные машины

2.2.7. Лесопогрузочные машины

2.3.1. Оборудование, применяемое на выгрузке древесины

2.3.2. Оборудование, применяемое на штабелевке сортиментов и их погрузке

2.3.5. Окорочные станки

2.3.6. Рубительные машины

2.3.7. Круглопильные станки для продольной распиловки древесины

Глава 3. Теоретические основы эффективного использования лесной техники

3.1. Общие положения

3.3. Теоретические основы производительности лесных машин и оборудования

Глава 4. Анализ силовых и энергетических параметров процесса пиления древесины цепными пильными механизмами.......... Задание № 1. Исследование и анализ влияния различных факторов на силу резания при пилении древесины цепным пильным механизмом

Задание № 2. Исследование и анализ влияния различных факторов на мощность, расходуемую на пиление Глава 5. Анализ производительности машин и механизмов, применяемых на лесосечных работах

Задание № 3. Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность Задание № 4. Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность валочно-трелевочных машин

Задание № 5. Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность валочно-сучкорезнораскряжевочных машин (харвестеров) манипуляторного типа... Задание №6. Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность бензиномоторных пил на валке деревьев и раскряжевке хлыстов

Задание № 7. Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность Задание № 8. Исследование и анализ влияния различных Задание № 9. Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность погрузочно-транспортных машин.... Глава 6. Анализ производительности машин на погрузке, вывозке и выгрузке древесины

Задание № 10. Исследование и анализ влияния различных Задание № 11. Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность автомобилей на вывозке древесины

Задание № 12. Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность кранов на выгрузке древесины...... Глава 7. Анализ производительности оборудования на Задание № 13. Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность раскряжевочных установок Задание № 14. Исследование и анализ влияния различных факторов на мощность и производительность продольных сортировочных лесотранспортеров

Глава 8. Анализ производительности оборудования и машин по механической обработки древесины

Задание № 15. Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность и мощность привода роторных окорочных станков …………

Задание № 16. Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность и мощность привода дисковых рубительных машин

Задание № 17. Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность и мощность привода круглопильных станков для продольного пиления древесины...... Глава 9. Анализ производительности оборудования на штабелевке лесоматериалов

Задание № 18. Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность консольнокозловых и башенных кранов на штабелевке древесины......... Задание № 19. Исследование и анализ влияния различных факторов на производительность колесных лесопогрузчиков

ПРАКТИКУМ ПО ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЮ

ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Печать офсетная.

"Белорусский государственный технологический университет".

220050. Минск, Свердлова, 13а. Лицензия ЛВ №276 от 15.04.03.

Отпечатано в лаборатории полиграфии учреждения образования "Белорусский государственный технологический университет".