DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций

Поступления 25.02.2007

Материалы

загрузка...

Обоснование основных конструктивных параметров харвестерной головки для рубок промежуточного пользования

Селиверстов Александр Анатольевич, 25.02.2007

 

Механизация и машинизация рубок в средневозрастных древостоев осуществляется за счет применения разнообразного технологического оборудования и лесных машин. Например, бензиномотрные пилы и трелевочные трактора с тросочокерным оборудованием (ТЛТ-100) или манипулятором и коником (ТБ-1), колесные тракторы общепромышленного назначения, многооперационные машины и машины для переработки деревьев в щепу. При этом заготовка древесины на рубках промежуточного пользования может осуществляться несколькими способами: заготовка целыми деревьями, хлыстами, сортиментами, заготовка щепы и пилопродукии.

Сортиментная и хлыстовая технологии лесозаготовок, применяемые машины и технологическое оборудование, а также их воздействие на оставляемый древостой рассматривается в работах А. С. Аникина,

А. С. Баранцева, В. А. Васюкова, Ю. Ю. Герасимова, Г. В. Папченкова, И. А. Сидельникова, А. А. Слюсарева, В. С. Сюнёва, И. В. Турлай, А. С. Федоренчика, И. Р. Шегельмана, B. Limbeck-Lilienau, M. Siren,

J. Uusitalo и ряда др. исследователей. Отмечается, что неправильный выбор технологии, машин и технологического оборудования оказывает отрицательное влияние на оставляемый древостой, снижая к возрасту главной рубки его продуктивность: количество и качество древесины. Причинами возникновения повреждений деревьев харвестерной головкой во время рубок промежуточного пользования являются ее конструктивные особенности: компоновка и параметры основных устройств.

В связи с этим в работе анализируются конструкции современных харвестеров и рабочих органов к ним. Рассматриваются работы В. А. Александрова, Ю. Г. Артамонова, К. Н. Баринова, Б. Ф. Бессуднова, К. Ф. Гороховского, А. В. Жукова, Б. Г. Залегаллера, В. Ф. Кушляева, А. П. Полищука, Н. С. Смогунова и др. исследователей по обоснованию компоновки и расчету основных конструктивных параметров различных рабочих органов лесных машин.

Анализ работ показал, что при проектировании рабочих органов необходимо учитывать специфические особенности их функционирования, природно-производственные условия эксплуатации машин и вид рубок. При этом отмечается необходимость применения оптимизационных процедур при проектировании, в том числе при проектировании компоновки. Вместе с тем, если воздействие машин и технологического оборудования на оставляемый древостой изучено достаточно широко, то их влияние на качество заготавливаемой древесины практически не изучено.

Таким образом, обосновывается задача разработки методик оптимальной компоновки захватного и срезающего устройств харвестерной головки, позволяющих на этапе проектирования обеспечить повышение качества заготавливаемой древесины и снижение уровня повреждений остающихся

Отмечается необходимость исследования качества заготавливаемой древесины и оценки влияния на нее основных конструктивных параметров рабочих органов, в первую очередь их компоновки.

Второй раздел посвящен исследованию качества заготавливаемой харвестером древесины и установлению влияния компоновочных решений и конструктивных параметров харвестерной головки на качество получаемых сортиментов.

Объектами исследования явились сосновые и еловые пиловочные бревна, сосновые, еловые и березовые балансы, заготовленные на двадцати делянках предприятий ОАО ЛХК «Кареллеспром», ОАО «Муезерский ЛПХ», ЗАО «Шуя-лес», ОАО «Сегежский ЦБК» (ООО «Северная ЛЗК») и ООО «Медвежьегорский ЛПХ», расположенных на территории Республики Карелия. Пиловочные бревна и балансы измерялись непосредственно на делянке до трелевки их форвардером.

После обработки результатов экспериментальных исследований бы-ло установлено, что наибольшие негативные влияния на товарные свойства сосновых и еловых пиловочных бревен оказывают следующие механические повреждения: обдир коры, вырывы, задиры и неполностью обрезанные сучки. При этом у одного и того же сортимента, как правило, встречались сразу несколько видов повреждений. Например, вырывы сопутствовали задирам.

Установлено, что количество заготовленных харвестером сосновых пиловочных бревен с механическими повреждениями 19,3% зимой

и 62,7% летом. Встречались следующие повреждения: обдиры коры площадью от 10 до 30% площади бревна (15% зимой и 77,6% летом), вырывы и задиры (22% и 23%, из них влияющие на выбраковку 2,9% зимой и 4% летом), неполностью обрезанные сучки (3,7% и 3,3%).

Такие дефекты, как сколы, отщепы, запилы, невыполнение требования по длине и пр. составляли зимой и летом менее 3%.

Количество еловых пиловочных бревен с механическими повреждениями составляло 27% зимой и 67% летом. Процентное соотношение повреждений следующие: обдиры коры площадью от 10 до 47% площади бревна (68% зимой и 92% летом), вырывы и задиры (22% и 35%, из них влияющие на выбраковку 3% зимой и 3,7% летом), неполностью обрезанные сучки (3% и 3,2%). Остальные дефекты, такие как сколы, отщепы, невыполнение требования по длине сортимента, козырьки, трещины от валки и раскряжевки, запилы и пр. составляли зимой менее 3% и летом менее 2%.

При исследовании качества заготовленного баланса не учитывались такие повреждения, как обдиры коры, вырывы и задиры, не влияющие на его товарные свойства.

Количество соснового баланса с механическими повреждениями со-ставляло 3% зимой и 4% летом. Встречались следующие механические повреждения: неполностью обрезанные сучки (91% зимой и 93% летом), сколы и отщепы (10% и 8%) и невыполнение требования по длине (8,9% и 16%).

Количество елового баланса с механическими повреждениями составляло 3% зимой и 6% летом. Процентное соотношение повреждений следующие: неполностью обрезанные сучки (81% зимой и 87% летом), сколы и отщепы (12% и 15%), невыполнение требования по длине (10% и 7%), козырьки (5% и

Количество березового баланса с повреждениями составляло 4% зимой и 5% летом. Встречались следующие повреждения: неполностью обрезанные сучки (62% летом и 57% зимой), сколы и отщепы (19% и 22%), невыполнение требования по длине (8% и 10,3%).

Установлено, что вырывы и задиры встречались, преимущественно, в присучковой зоне и на расстоянии до 1 м от торца бревна. Обдиры коры были характерны не только для пиловочных бревен со сбежистостью и кривизной, но и бревен, у которых отсутствовали данные пороки древесины. В летний период заготовки встречались также обдиры коры со снятием слоя древесины. Основными причинами указанных повреждений являются конструктивные недостатки харвестерной головки:

нерациональная компоновка захватного (сучкорезно-протаскивающего) устройства, неверно выбранный тип ошиповки приводных вальцов

и неверная регулировка прижима сучкорезных ножей.

Основными причинами появления дефектов поперечного перерезания дерева (сколов, отщепов, козырьков) являются недостаточная квалификация оператора харвестера и несовершенная компоновка пильного срезающего механизма на корпусе харвестерной головки.

Третий раздел работы посвящен разработке методик оптимальной компоновки захватного (сучкорезно-протаскивающего) и срезающего (раскряжевочного) устройств харвестерной головки.

8стающихся деревьев были сформулированы следующие задачи:

Компоновка захватных рычагов должна быть произведена как мож-но ближе к дереву максимального диаметра, чтобы добиться компактной конструкции

полностью должен реализоваться рабочий ход штока приводного гидроцилиндра рычага.

Необходимо обеспечение надежного удержание дерева на протяжении всего технологического процесса его обработки.

Максимальное раскрытие рычагов при наведении рабочего органа на дерево с максимальным диаметром должно обеспечивать безударное захватывание дерева рычагами.

усилия, развиваемого приводным гидроцилиндром, должно быть максимальным при обжатии дерева максимального диаметра.

Необходимо подобрать оптимальный приводной гидроцилиндр рычага.

При решении данных задач необходимо определиться с типом и назначением захватного устройства, схемой захвата дерева, способами выполнения технологических операций, природно-производственными условиями.

Для решения поставленных задач исходными являются следующие параметры, используемые для построения компоновочно-кине-матической схемы (рис. 3):

Рис. 3. Компоновочно-кинематическая схема

двухрычажного захватного устройства

Алгоритм методики оптимальной компоновки следующий:

Обосновывается тип и принципиальная схема захватного устройства.

Разрабатывается компоновочно-кинематическая схема механизма в среде

Рассчитывается координат подвеса предварительно выбранного гидроцилиндра к корпусу по максимальному плечу усилия (минимальному усилию) на штоке гидроцилиндра.

Проверяются условие реализации хода штока гидроцилиндра