5.4 Оценка устойчивости

5.5 Оценка основных параметров технологического оборудования

К технологическому оборудованию харвестеров относятся: харвестерная головка, манипулятор. Основными параметрами технологического оборудования является: вылет манипулятора, времена связанные с обработкой ствола дерева, производительность чистого пиления.

Одним из параметров машины влияющих на производительность работы я является среднее время на наведение и доставку ЗСУ , которое можно определить по формуле:

с (5.5.1)

где R и r – максимальный и минимальный вылеты манипулятора харвестера ;

v_з.с.у. – скорость перемещения ЗСУ.

Как видно из формулы 5.5.1 при заданном значении вылета манипулятора существенное влияние на время наведения и доставку ЗСУ оказывает скорость перемещения ЗСУ. В таблице 5.5.1 приведены значения t₁ полученные при различных скоростях перемещения ЗСУ. Расчет проводился в пакете MathCad.

Таблица 5.5.1 – Время наведения ЗСУ.

Скорость Vзсу, м/с	Время наведения ЗСУ, с
0,1	62,0
0,2	31,0
0,3	20,7
0,4	15,5
0,5	12,4
0,6	10,3

Как видно из таблицы 5.5.1 увеличение скорости перемещения ЗСУ с 0,1 до 0,4 м/с происходит более значительно чем дальнейшее увлечение скорости перемещение. Так же увеличение скорости перемещения ведет к усложнению конструкции машины и увеличение ее себестоимости. Наиболее оптимальность скоростью принимается скорость равная 0,4 м/с.

Также на время наведение ЗСУ на дерево оказывает влияние максимальный вылет манипулятора при его увеличении время наведения увеличивается (смотри таблицу 5.5.2). Расчет проводился в пакете MathCad.

Таблица 5.5.2 – Время наведения ЗСУ.

Максимальный вылет манипулятора, м	Время наведения ЗСУ, с
5,8	12,1
6,2	12,6
6,6	13,2
7,0	13,8
7,4	14,3
7,8	14,9
8,2	15,5
8,6	16,1
9,0	16,7
9,4	17,3
9,8	17,9
10,2	18,5

Однако при уменьшении длины манипулятора происходит уменьшение рабочей площади машины, что в свою очередь ведет к увеличению переездов машины с одной технологической стоянки на другую. Рабочую площадь можно рассчитать по формуле:

(5.5.2)

где А – рабочая площадь машины, м²;

ε – коэффициент, учитывающий использование максимального вылета стрелы манипулятора (ε = 0,8…0,93).

В таблице 5.5.3 приведены значения А полученные при различном максимальном вылете манипулятора . Расчет проводился в пакете MathCad.

Таблица 5.5.3 – Рабочая площадь.

Максимальный вылет манипулятора, м	Рабочая площадь, м2
5,8	14,8
6,2	19,8
6,6	25,3
7,0	31,3
7,4	37,8
7,8	44,8
8,2	52,3
8,6	63,3
9,0	68,8
9,4	77,8
9,8	87,3
10,2	97,3

При увеличении максимального вылета манипулятора усложняется конструкция машины, увеличивается эксплуатационная масса, увеличивается требуемая мощность двигателя и расход топлива, уменьшается надежность манипулятора. Исходя из этих недостатков мы принимаем наиболее оптимальные параметры максимальный вылет манипулятора R = 8,2, м, максимальная скорость перемещения v_зсу = 0,4, м/с, А = 52,3м² в дальнейших расчетах А принимается равным 55м².

Такие параметры машины позволяют уменьшить расходы на создание машины, повысить ее надежность и получить достаточно высокую производительность машины с высокими экономическими показателями.

Так же на производительность машины оказывает влияние время на зажим дерева харвестерным агрегатом, которое можно определяеть по формуле:

с (5.5.3)

где D_х.а - величина раскрытия зажимных рычагов (D_х.а=0,7 м)_.;

d_з- диаметра дерева в зоне зажима (d_з=0,4 м);

v₃ - скорость движения зажимных рычагов .

Из формулы 5.5.3 видно что на время на зажим ствола дерева оказывает влияние только скорость движения зажимных рычагов v₃. Время затрачиваемое на зажим дерева при различных скоростях движения зажимных рычагов приведено в таблице 5.5.4 Расчет проводился в пакете MathCad.

Таблица 5.5.4 – Время на зажим дерева харвестерным агрегатом.

Скорость движения зажимных рычагов, м/с	Время на зажим дерева харвестерным агрегатом, с
0,10	3,0
0,15	2,0
0,20	1,5
0,25	1,2
0,30	1,0
0,35	0,9
0,40	0,8

Из таблицы 5.5.4 мы принимаем скорость движения зажимных рычагов равной 0,25, м/с, так как при увеличении скорости усложняется конструкция ЗСУ тем самым увеличивается ее стоимость и при этом время уменьшается не значительно.

Производительность чистого пиления существенно влияет на время валки и раскряжевки дерева, в свою очередь производительность чистого пиления зависит от скорости надвигания в механизме пиления это видно из выражения:

м²/с (5.5.4)

где u – скорость надвигания в механизме пиления, м/с.

Производительность чистого пиления при различных скоростях движения зажимных рычагов приведено в таблице 5.5.5 Расчет проводился в пакете MathCad.

Таблица 5.5.5 – производительность чистого пиления.

Скорость надвигания в механизме пиления, м/с.	Производительность чистого пиления,м2/с
0,10	0,031
0,15	0,047
0,20	0,063
0,25	0,079
0,30	0,094
0,35	0,110
0,40	0,126

Как видно из таблицы 5.5.5 при увеличении скорости надвигания в механизме пиления производительность чистого пиления возрастает что благоприятно сказывается на производительности машины, однако реализовать такие высокие скорости довольно проблематично. Вызвано это рядом факторов : сложната конструкции, высокое сопротивления ствола дерева пилению, повышенный износ цепи и шины, увеличения мощности на привод пильного механизма. На основании этих недостатков в работе принято следующее значение скорости u =0,2 м/с. Такое значение позволяет сохранить достаточную производительность и не приводит к большим экономическим затратам на производство машины.

Аналогично данным расчетам были проведены расчеты по определению оптимальных значений следующих параметров:

u_н – средняя скорость протаскивания ствола без обрезки сучьев

(u_н=1,3, м/с);

а_т – замедление при торможении протаскивания ствола, (а_т =0,86 м/с²).

Полученные значения являются наиболее оптимальными при конструировании машины и расчете производительности и в дальнейшем будут использоваться в расчетах.