Расчёт производительности применяемых машин и механизмов

1 2 3 4 5

Исходные данные

1. Годовой объем производства, тыс. м³150

2. Средняя высота дерева, м 25

3. Средний объем хлыста, м³0,55

4. Запас древесины на 1 га, м³260

5. Состав лесонасаждения 5С3Лц2Б

6. Средняя высота подроста, м

7. Количество единиц подроста на 1 га, шт.

8. Уклон местности, град. 1,5

9. Способ вывозки 3000

10. Тип лесного склада 5

11. Число рабочих дней Б

12. Наличие сортировки 260

13. Заготовка с оставлением подроста,

% хлысты есть

Проектирование технологического процесса лесосечных работ

Обоснование технологического процесса

Проанализировав исходные данные, мы можем отметить, что предприятие является средним, т.к его годовой объем производства 150 тыс. м³. Средний объем хлыста 0,55 м³, значит, трактор ТТ-4 будет использован в качестве базового трактора для всей используемой лесозаготовительной техники. При запасе насаждения 5С3Лц2Б преобладающая порода сосна - 50%.

Т. к. высота подроста 1,5 м., а количество его 3000 шт. на 1 га, то сохранение подроста не требуется. Уклон местности в 5⁰ позволяет использовать тяжелую технику. Способ вывозки древесины - хлысты, это является ТП - 2 + сортировка (В-Т-О-С-П).

Лесосечный фонд, выделяемый на каждый год работы ЛЗП, представляет собой набор различных лесосек, составляющих годичную лесосеку.

Площадь годичной лесосеки S_Г (га), на которой можно заготовить объем древесины Q_Г (м3), равный годовому объему производства ЛЗП, определяется как

S_Г= Q_Г/ q, (1)

где q - средний ликвидный запас древесины на одном гектаре, м³/га.;

Q_Г - годовой объем производства, м3.

S_Г= 150000/260 = 576,92 га

С учетом исходных данных, предусматривающих разделение годичного лесосечного фонда по площади на лесосеки с сохранением подроста и не требующие его сохранения, необходимо определить эти площади и количество лесосек. Следует разделить лесосеки на летний и зимний периоды заготовки, исходя из того, что зимой заготавливается древесины на 15 - 20% больше, чем летом.

Таблица 1. Распределение годового задания ЛЗП с учетом способа разработки лесосек и периода заготовки

Наименование способа разработки лесосек с распределением на периоды заготовки	Процент площади годичной лесосеки	Площадь, га.	Количество лесосек.	Объём заготовленной древесины, тыс. м³	Средняя площадь одной лесосеки, га.
1	2	3	4	5	6
1. С сохранением подросла, в том числе: а) в летний период б) в зимний период	25 40	144,23 230,77	5,55 (6) 7,69 (8)	37,5 60	26 30
ИТОГО	65		14	-	-
2. Без сохранения подроста, в том числе: а) в летний период б) в зимний период	15 20	86,54 115,38	2,70 (3) 2,88 (3)	22,5 30	32 40
ИТОГО	35		6		-
ВСЕГО	100	576,92	20	150	-

Выбор системы машин

Система машин - это оптимальный набор машин и оборудования, предназначенных для выполнения всего цикла лесосечных работ или его части.

Выбор машин и оборудования обусловлен типом технологического процесса и конкретными природно-производственными условиями предприятия: рельефом местности, несущей способностью грунтов или степенью заболоченности лесосек, средним объемом хлыста, составом насаждений, наличием жизнеспособного подроста, видом (способом) рубки.

Исходя из анализа исходных данных, мы подбираем систему машина на базе трактора ТТ-4, т.к средний объем хлыста 0,55 м³:

Валка - ВПМ ЛП-19, т.к уклон местности 5⁰;

Трелевка - с ВПМ целесообразно использовать трактор с клещевым пачковым захватом ЛТ-154;

Очистка от сучьев + сортировка - сучкорезная машина ЛП-33а, потому что, вывоз древесины производится в хлыстах (ТП-2) и требуется сортировка;

Погрузка - лесопогрузчик перекидного типа с клещевым пачковым захватом ЛТ-188.

S_{ср. лес.}= 32 + 40/2 = 36 га.

900

400

Рисунок 1. Схема разработки лесосеки перпендикулярно лесовозному усу.

Лесовозный ус располагается на границе лесосеки.

Расчёт производительности применяемых машин и механизмов

Сменная производительность ВПМ ЛП-19, м³/см находим по формуле:

(2)

где Т_СМ- продолжительность смены - 7 час;

t_Р- время на регламентируемые простои - 1,15 час;

φ - коэффициент использования рабочего времени - 0,82;

V- средний объем хлыста, пакета или пачки - 0,55 м³;

Т_Ц - длительность цикла, сек.

При расчёте производительности время цикла валочно-пакетирующей машины (сек) находим по формуле:

, (3)

где t₁ - время на подведение и захват дерева ЗСУ, с;

t₂ - время на спиливание дерева, с., с учётом, что R₁=1,0;

t₃ - время на сталкивание и падение дерева на землю, сек. - 8,5;

t₄ - время на укладывание дерева в пачку, c;

t₅ - время на переход машины от одной технологической стоянки на другую, с.

Время на подведение и захват дерева ЗСУ, с., находим по формуле:

, (4)

где l_{ср. зсу}- среднее расстояние перемещения ЗСУ до дерева, м.

для ЛП - 19 - 6,68 м,

v_{ср. зсу}- средняя скорость перемещения ЗСУ, м/с - 1,11.

сек.

Время спиливания одного дерева можно найти по формуле:

, сек. (5)

где R₁ - коэффициент дополнительных затрат при подпиливании дерева - 1; d - диаметр дерева на высоте груди, м - 0,16; φ_п - коэф-нт использования технических возможностей чистого пиления - 0,65; П_пил - производительность чистого пиления (по технической характеристике), м²/сек. - 0,03.

сек.

Время на укладывание дерева в пачку, c:

, сек. (6), сек.

Время на переход машины от одной технологической стоянки на другую, с.:

, сек. (7)

где Rв- max вылет стрелы, м. - 9,25; q - средний запас леса (исходные данные), м³/га - 260; υ_Р - скорость передвижения машины по лесосеки (техн. хар-ка), м/с - 0,56; v_х - средний объем хлыста (исходные данные), м³ - 0,55.

сек.

Рассчитываем производительность времени цикла ВПМ ЛП-19, сек. (формула 3):

сек.

Находим сменная производительность ВПМ ЛП-19, м³/см (формула 2):

м³/см

Расчет сменной производительности трелевочного трактора ЛТ-154.

Время цикла для трелевочного трактора ЛТ-154, сек., находим по формуле:

, сек. (8)

где t₁ - время холостого хода трактора, сек;

t₂ - время формирования пачки, сек;

t₃ - время рабочего хода трактора, сек;

t₄ - время отцепки пачки, сек,

Время холостого и рабочего хода трактора, сек., находится по формуле:

, (9)

где l_СР - среднее расстояние трелевки, м;

V_СР - средняя скорость трактора в порожнем и груженом состоянии, м/сек,

Среднее расстояние трелевки, м, находится по формуле:

, (10)

Где a и b - ширина и длина лесосеки, м;

к₁ и к₂ - коэффициенты, зависящие от схемы деляны и расположения волоков,

к₁=0,5 к₂=0,5/n, где n - число погрузочных пунктов на одной стороне

лесосеки - 6 шт.;

к₀ - коэффициент удлинения волоков - 1,05.

Средняя скорость трактора, м/сек, находится по формуле:

, (11)

где V_II - скорость трактора на второй передаче, м/сек - 0,73 (по технической характеристике);

V_З.П.- скорость трактора на задней передаче, м/сек, - 0,95 (по технической характеристике).

м/сек

Время холостого и рабочего хода трактора находится (формула 9):

сек.

Время формирования пачки, сек.:

, (12)

Время отцепки пачки, сек.:

, (13)

где φ₂ - коэффициент использования расчётного объема пачки - 0,75;

К₁ - коэффициент учитывающий затраты времени на формирование пачки за два приёма - 1,2;

V - объем пачки, м³ - 3,7 (техническая характеристика);

v_х - средний объем хлыста (исходные данные), м³ - 0,55.

сек.

Время цикла для трелевочного трактора ЛТ-154, сек., (формула 8):

сек.

Сменная производительность трелевочного трактора ЛТ-154, м³/см, (формула 2):

м³/см

где Т_СМ- продолжительность смены - 7 час;

t_Р- время на регламентируемые простои - 1,0 час;

φ - коэффициент использования рабочего времени - 0,9;

V- средний объем пачки - 3,7 м³ (техническая характеристика).

Т_Ц - длительность цикла- 1101,2 сек.

Вывозка хлыстов.

Расчет сменной производительности сучкорезной машины ЛП-33а.

При расчёте производительности сучкорезной машины время цикла находим по формуле:

, сек. (14)

где t₁ - время подачи рабочего органа и захват дерева, с. - 20 (техническая характеристика);

t₂ - время протаскивания дерева, с;

t₃ - время переезда с одной погрузочной площадки на ругую по отношению к одному дереву, с.

Время протаскивания дерева, с.:

, (15)

где l_Д - средняя высота дерева, м - 25;

v_{ср. прот} - средняя скорость протаскивания, м/с - 1,7 (из технической

характеристики машины);

R_Д - коэффициент увеличения протаскивания за счёт перехватывания дерева - 1,35.

Время переезда с одной погрузочной площадки на другую по отношению к одному дереву, с.:

, (16)

где R_n - расстояние между погрузочными пунктами, м - 100; v_II - скорость машины на второй передаче, м/с - 0,73; Ч_дп - число деревьев на погрузочной площадке, шт. Число деревьев на погрузочной площадке, шт., рассчитываем по формуле:

, (17)

где S_{П -}площадь тяготеющая к одному погрузочному пункту - 36 га / 6 шт. = 6 га.

q - средний запас леса (исходные данные), м³/га - 260;

v_х - средний объем хлыста (исходные данные), м³ - 0,55.

шт.

Рассчитываем время переезда с одной погрузочной площадки на другую по отношению к одному дереву, с. (формула 16):

сек.

Рассчитываем время протаскивания дерева, сек., (формула 15):

сек.

Время цикла сучкорезной машины (формула 14):

сек.

Расчет сменной производительности сучкорезной машины ЛП-33а (формула 2):

м³/см

где Т_СМ- продолжительность смены - 7 час;

t_Р- время на регламентируемые простои - 1,0 час;

φ - коэффициент использования рабочего времени - 0,75;

V- средний объем хлыста - 0,55 м³;

Т_Ц - длительность цикла, сек. - 59,75.

Расчет производительности лесопогрузчика ЛТ-188.

При расчёте производительности челюстного погрузчика V равно вместимости единицы подвижного состава, м³. Вместимость единицы подвижного состава можно найти по формуле:

, (18)