3. Методическое и материально-техническое обеспечение

3.1. Методические указания по выполнению практической работы — по числу студентов, присутствующих на занятиях.

3.2. Раздаточный материал (индивидуальные исходные данные, включающие наименование операции и выборку случайных значений одного из его характеристик) — по числу студентов.

В работе отразить:

Результаты расчета числовых характеристик. Они должны быть оформлены в виде заполненной таблицы или распечатки, гистограммы и кривой распределения частостей.

Анализ результатов, вытекающие из него выводы. Анализ сводится к выработке суждений о мере изменчивости, разбросе случайных величин и их влияния на обоснование выполнения технологии заданной операции и выбора типа и марки технологического оборудования.

Лабораторная работа № 4 Исследование процесса срезания деревьев пильными аппаратами с цепным режущим органом на математической модели

(2 часа)

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ:разработать алгоритм проведения имитационного эксперимента, провести исследования процесса срезания деревьев цепным режущим органом, приобрести практические навыки для решения прикладных производственных задач.

2. Содержание работы

2.1 Определить вид предмета труда в заданной операции процесса лесозаготовок и обосновать основные его характеристики, определяющие продолжительность его обработки.

2.2 Для исходных данных индивидуального задания выполнить расчеты числовых характеристик величин, представляющих собой значение одной из основных характеристик предмета труда заданной операции.

2.3 Выполнить анализ результатов и сделать выводы о закономерностях процесса срезания дерева цепными пильными аппаратами.

Срезающие устройства лесозаготовительных машин, как показывает анализ патентных материалов, могут быть выполнены с режущим органом в виде пильных дисков, цепных пильных аппаратов, фрез, ножей бесстружечного резания и т.д. На отечественных лесозаготовительных машинах срезающее устройство преимущественно выполнено в виде цепного пильного аппарата. Поэтому исследования и оптимизация его конструкций и режимов работы является актуальной проблемой.

Несмотря на некоторые различия в конструктивном исполнении срезающих устройств с цепным режущим органом, принцип взаимодействия режущего инструмента с древесиной в них аналогичен, что позволяет создать обобщенную математическую модель процесса срезания, позволяющую рассматривать на ней любой, из встречающихся на практике вариантов.

Рассмотрим закономерности процесса срезания дерева, воспользовавшись расчетной схемой, представленной на рис.1.

После захвата и надежного зажима очередного дерева захватно-срезающего устройства (ЗСУ) жестко фиксируется на нем, а тем самым, центр вращения ведущей звездочки пильного аппарата т. занимает единственно возможное положение относительно центра поперечного сечения срезаемого дерева т., (поперечное сечение принимается за круг). Оператор включив механизм подачи, поворачивает направляющую шину с движущейся цепью из исходного, транспортного положения, определяемого углом, в сторону дерева до положения, определенного углом, при котором линия вершин режущих зубьев является касательной к боковой поверхности дерева. Это положение соответствует началу процесса пиления.

При дальнейшем повороте направляющей шины вокруг центра вращения ведущей звездочки наступает момент, когда линия верхних зубьев станет касательной к боковой поверхности дерева с другой стороны. Оно определяется углом и фиксирует момент окончания процесса пиления.

Рис. 1 Расчетная схема к математическому моделированию процесса срезания деревьев пильным аппаратом с цепным режущим органом.

Совершенно очевидно, что продолжительность процесса резания при спиливании i-го дерева будет равно:

где – общая длина пильной цепи, прошедшая через пропил за время пиления, м;

– скорость движения пильной цепи, м/с.

а общее время спиливания стоящего дерева –

где – угловая скорость поворота направляющей шины при подаче в процессе пиления, обеспечиваемая гидроцилиндром механизма подачи, рад/с;

Тогда производительность чистого пиления при спиливании конкретногоi-го дерева можно найти по формуле:

где – радиус поперечного сечения спиливаемогоi-го дерева, м.

Для имитационного эксперимента в данной лабораторной работе нет необходимости использовать математическую модель в полном объеме. Поэтому ниже изложим только ее фрагмент, содержащий необходимые и достаточные формулы для решения поставленной задачи.

где – абсцисса центра вращения ведущей звездочки в принятой системе координат ХОУ, м;

– радиус поперечного сечения (в плоскости срезания) спиливаемого дерева, принимаемого за круг, м;

– ордината центра поперечного сечения срезаемого дерева, м.

Значение зависит оти конструктивного исполнения срезающего устройства. Так для валочных машин ВМ-4 и валочно-трелевочных ВТМ-4 она зависит от точности установки оператором базового шасси у очередного дерева. Для ЛП-19 (ЗСУ имеет один зажимной рычаг) положение центров поперечного сечения срезаемых деревьев различного диаметраопределяется линейным уравнением:

где – ордината точки пересечения боковой поверхности и дна зева захвата, м;

– абсцисса центра поперечного сечения спиливаемого дерева, м.

И, наконец, для ЛП-17, ЛП-49 (ЗСУ имеет два симметрично расположенных зажимных рычага)

Длина дуги с радиусоми центральным угломокружности с центром в т.:

Толщина стружки, снимаемой каждым зубом цепи (из участвующих в резании) при пересечении им дуги , определяют по формуле:

где – максимальное значение толщины стружки, которую может снять каждый зуб конкретной пильной цепи при заданной величине снижения ограничителя подачи,, м;.

Число зубьев которое проходит через пропил за все время пиления i-го дерева будет:

Длина цепи из зубьев равна:

или

где – шаг по разноименным зубьям и по осям заклепок.