Производительность валочно-сучкорезно-раскряжевочных машин

В машинной системе ведущей машиной, как более дорогостоящей является харвестер. Его расчетная производительность (м³/ч) может быть определена из уравнения

,

где V_х – средний объем хлыста, м³; t_ц – продолжительность цикла, с.

Для харвестеров манипуляторного действия

t_ц = t₁ + t₂ +t₃ + t₄ + t₅ +t₆,

где t₁ – время на наведение и доставку ЗСУ к дереву, с; t₂ – время зажима рычагов харвестерного агрегата, с; t₃ – время валки дерева, с; t₄ – время обрезки сучьев, с; t₅ – время на раскряжевку хлыста, с; t₆ – время переезда от одной технологической стоянки к другой в расчете на одно дерево, с.

Среднее время на наведение и доставку ЗСУ можно определить по формуле

где R и r – максимальный и минимальный вылеты манипулятора харвестера, м; v_з.с.у. – скорость перемещения ЗСУ, м/с.

Время на зажим дерева харвестерным агрегатом зависит от величины раскрытия его зажимных рычагов D_х.а., м, диаметра дерева в зоне зажима d_з, м и скорости движения зажимных рычагов v₃ (0,2…0,3 м/с) и равно

Время на валку одного дерева определяется по формуле

где d_п – средний диаметр в плоскости спиливания, м; П_пил. – производительность чистого пиления, м²/с; k_п – коэффициент, учитывающий затраты времени на падение дерева (k_п = 1,4…2,0); ₂ – коэффициент, учитывающий использование производительности чистого пиления (₂ = 0,5…0,75).

Производительность чистого пиления определяют из выражения

где u – скорость надвигания в механизме пиления, м/с (0,1…0,25 м/с).

Время, затрачиваемое на обрезку сучьев, вычисляется по формуле

где Н – высота спиленного дерева, м; k – коэффициент, учитывающий длину бессучковой зоны до начала кроны дерева; k₁ – коэффициент, учитывающий какую часть пути проходит харвестерный агрегат во время падения дерева; Н_в – длина вершинки, м; u_н – средняя скорость протаскивания ствола без обрезки сучьев, м/с (паспортная); u₀ – средняя скорость протаскивания ствола во время обрезки сучьев, м/с (u₀[0,6…0,8] u_н).

Время раскряжевки ствола определяется по формуле

где d_ср – средний диаметр пропила, м; n_р – число пропилов; а_т – замедление при торможении протаскивания ствола, м/с².

В свою очередь

и ,

где L_T – средний путь торможения харвестерного агрегата перед остановкой хлыста для выполнения пропила, м (L_T = 0,3…0,9 м); d₁,…d_n – диаметры ствола в местах раскряжевки, м.

Время переезда между технологическими стоянками на одно дерево составит

где L_п – расстояние между смежными стоянками машины, м; v_м – средняя скорость перемещения харвестера по лесосеке, м/с (v_м 0,2…0,4 м/с); n – количество деревьев обрабатываемых с одной стоянки.

При сплошных рубках расстояние переезда между технологическими стоянками определяется как

L_п = R – r,

а при несплошных рубках – L_п  r.

Количество деревьев, спиливаемых с одной стоянки

где V_c – суммарный объем древесины срезаемой с одной стоянки, м³:

где A – площадь лесосеки, обрабатываемая с одной технологической стоянки, м²; Q_га – запас на га, м³; i – интенсивность рубки, % (при сплошных рубках i = 100%).

В реальных условиях с одной стоянки харвестером обрабатывается участок лесосеки, имеющий вид серпа, площадь которого (м²) определяется по формуле

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

При несплошной рубке форма обрабатываемого участка с одной технологической стоянки изменяется, и его площадь (м²) можно определить из выражения

где b_в – ширина трелевочного волока, м (не менее ширины харвестера).

Производительность машины в смену

П_см = (Т – t_р)·П_р,

где Т – продолжительность рабочей смены, ч; t_р – регламентируемые простои, ч: t_р = 1,45 ч в смену.

Предварительная уборка кустарника, валежника, а при сплошных рубках и маломерных деревьев (d_1,3 ≤ 13 см), которые заготавливают в первый прием иными системами машин (бензопила – малогабаритный трактор), позволяет увеличить производительность харвестеров до 5…23 % за счет улучшения условий труда и увеличения среднего объема дерева.