УДК 630.31

ПРИМЕР РАСЧЕТА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ХАРВЕСТЕРА JOHN DEERE 803MH С УЧЕТОМ ПРИРОДНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЙ ОКТЯБРЬСКОГО РАЙОНА, ХМАО-ЮГРЫ

AN EXAMPLE OF CALCULATING THE PRODUCTIVITY OF A JOHN DEERE 803MH HARVESTER, TAKING INTO ACCOUNT THE NATURAL AND INDUSTRIAL CONDITIONS OF THE OKTYABRSKY DISTRICT, KHMAO-YUGRA

Дудко А.А., Уразова А.Ф.,  Демидова А.В., Абишев К.Б., Садыгов Ф.А., Диметренко С.В.

(Уральский государственный лесотехнический университет, Екатеринбург, РФ)

Dudko A.A., Urazova A.F., Demidova A.V., Abishev K.B., Sadigov F.A., Dimetrenko S.V.

(Ural State Forestry Engineering University, Yekaterinburg, Russia)

В данной работе рассматривается расчет производительности харвестера John Deere 803MH на лесных участках в Октябрьском районе ХМАО-Югры. Расчет производительности поможет оптимизировать работу харвестера и повысить эффективность лесозаготовительных операций в данном районе.

In this paper, we consider the calculation of the performance of the John Deere 803MH harvester in forest areas in the Oktyabrsky district of KhMAO-Yugra. The calculation of productivity will help optimize the operation of the harvester and increase the efficiency of logging operations in the area.

Ключевые слова: харвестер John Deere 803MH, производительность, лесозаготовительные операции

Key words: harvester John Deere 803MH, productivity, logging operations

Изложим порядок расчета производительности харвестера с учетом факторов, относящихся как к параметрам машины, так и к параметрам древостоя. За основу примем методику [1].

Для расчета сменной производительности харвестера используем формулу [2]:

(1)

где T_см – продолжительность смены, t_р – время регламентированных простоев харвестера, t_ц – время обработки дерева, V_х – средний объем хлыста.

Время обработки дерева складывается из составляющих [2]:

,                         (2)

где t_ха – время, затрачиваемое на наведение и подвод харвестерной головки к дереву, t_з – время захвата дерева, t_в – время валки дерева, t_ос – время, затрачиваемое на обрезку сучьев, t_р – время, затрачиваемое на раскряжевку, t_п – время переезда между технологическими стоянками харвестера в расчете на одно дерево.

Время, затрачиваемое на наведение и подвод харвестерной головки к дереву, определим по формуле [1]:

,                                          (3)

где R – максимальный вылет манипулятора, r – минимальный вылет манипулятора харвестера, V_ха – скорость подвода харвестерной головки к дереву.

Время, затрачиваемое на захват дерева, рассчитаем по формуле [1]:

                                             (4)

где D_ха – диаметр максимального раскрытия захвата харвестерной головки, D_з – диаметр ствола в месте захвата, V_з – скорость перемещения зажимов харвестерной головки.

Время, затрачиваемое на валку дерева, найдем по формуле [2]:

                                                (5)

где d_c – диаметр дерева в месте среза, k_п – коэффициент, учитывающий затраты времени на падение дерева, П_чп – производительность чистого пиления, φ_чп – коэффициент использования производительности чистого пиления.

Производительность чистого пиления найдем по формуле [2]:

                                                     (6)

где V_н – скорость подачи в механизме пиления.

Время, требующееся для обрезки сучьев, найдем по формуле [1]:

                                                   (7)

где l_х – длина хлыста, k – соотношение бессучковой зоны дерева и длины хлыста, V_п0 – скорость протаскивания ствола без обрезки сучьев, V_п – скорость протаскивания ствола при обрезке сучьев.

Время, затрачиваемое на раскряжевку, рассчитаем по формуле [1]:

                                             (8)

где d_ср – средний диаметр ствола в месте пропила, n_р – число пропилов, a_т – замедление, вызванное торможением при протаскивании дерева.

Замедление, вызванное торможением при протаскивании дерева, определим по формуле [1]:

                                                      (9)

где l_т – средний путь торможения харвестерной головки перед остановкой для выполнения пропила.

Средний диаметр ствола в месте пропила определим по формуле [1]:

,                                        (10)

где d₁, d₂ … d_n – диаметр ствола в месте пропила

Время переезда между технологическими стоянками харвестера в расчете на одно дерево определим по формуле [1]:

                                                    (11)

где l_пер – расстояние между технологическими стоянками харвестера, V – скорость харвестера при движении по лесосеке, n – число деревьев, обрабатываемых харвестером с одной стоянки.

Расстояние между технологическими стоянками харвестера найдем по формуле [2]:

,                                       (12)

Число деревьев, обрабатываемых харвестером с одной стоянки, определим по формуле [1]:

                                        (13)

где n_дер – число деревьев на одной пасечной ленте,

n_ост – число технологических стоянок харвестера при разработке одной пасечной ленты.

Число деревьев на одной пасечной ленте [2]:

                          (14)

где S_пл – площадь пасечной ленты, q – запас древесины на единицу площади.

Число технологических стоянок харвестера при разработке одной пасечной ленты рассчитаем по формуле [2]:

                                                 (15)

Диаметр дерева в месте среза, длина и объем хлыста могут быть оценены по диаметру дерева на высоте груди d_1,3 [2]:

,                                               (16)

                                             (17)

                                                (18)

где a, b, c – коэффициенты, зависящие от породы древесины, k_ф – коэффициент формы хлыста, зависящий от породы (табл. 1).

Таблица 1 - Коэффициенты формул для расчета длины и объема хлыста, плотность свежесрубленной древесины [2]

Коэффициент	Сосна	Ель	Береза	Осина
c1	1,25	1,25	1,21	1,16
a	-47	0	-134	-100
b	68	24,6	100	94
c	1,45	9,2	0,4	0
kф	0,52	0,52	0,46	0,46

Пример результатов расчета представлен в табл. 2.

Таблица 2 – Пример результатов расчета производительности харвестера при заготовке сортиментов (сосна, диаметров на высоте груди 25 см)

исход- ные данные	пара- метры древо- стоя	Обозн.	Параметр	Разм.	Знач.
		c1	коэффициенты формы ствола (по табл. 1)		1,25
		a			-47
		b			68
		c			1,45
		kф			0,52
		d1,3	Диаметр хлыста на высоте груди	см	25
		k	коэффициент, учитывающий длину бессучковой зоны		0,2
		q	запас на 1 га	м3	200
	параметры технологии	lл	длина пасечной ленты	м	300
		L	длина сортимента	м	6
		Tсм	продолжительность смены	ч	12
		tp	регламентированные простои	ч	1
	параметры харвестера	R	максимальный вылет манипулятора	м	10,7
		r	минимальный вылет манипулятора	м	2,6
		Vха	скорость перемещения харвестерного агрегата	м/с	15
		Vp	скорость перемещения зажимных рычагов	м/с	1,5
		VH	скорость надвигания в механизме пиления	м/с	0,15
		V0	средняя скорость протаскивания ствола	м/с	0,6
		V	средняя скорость протаскивания ствола без обрезки сучьев	м/с	0,8
		VM	средняя скорость перемещения машины	м/с	15
		φчп	коэффициент использования производительности чистого пиления		0,7
		kп	коэффициент затрат времени на падение дерева		1,6
результаты расчета		Sл	площадь пасечной ленты	м2	5400
		N	деревьев на 1 га		300
		Nд	среднее количество деревьев на разрабатываемой ленте		540
		Dха	диаметр максимального раскрытия харвестерного агрегата	м	0,41
		H	длина хлыста	м	30
		Vx	средний объем хлыста	м3	0,4
		Dp	диаметр ствола дерева в плоскости зажимных рычагов	м	0,3
		Dп	диаметр ствола в месте пропила	м	0,3
		Dср	средний диаметр пропила	м	0,25
		nр	число пропилов		3
		nост	количество технологических стоянок харвестера при движении по ленте		37
		n	количество деревьев, обрабатываемых с одной стоянки		5,24
		lпер	расстояние между стоянками	м	8,1
		aT	замедление при торможении протаскивания ствола	м/с^2	0,24
		lT	средний путь торможения харвестерного агрегата перед остановкой для выполнения пропила	м	0,7
		Пчп	производительность чистого пиления	м^2/с	0,04
		tха	время наведения и доставки харвестерного агрегата к дереву	с	2,08
		tз	время зажима рычагов харвестерного	с	0,25
		tв	время валки дерева	с	16,78
		tос	время обрезки сучьев	с	27,46
		tр	время раскряжевки хлыста	с	7,71
		tп	время переезда от одной технологической стоянки к другой в расчете на одно дерево	с	11,28
		tц	продолжительность цикла	с	65,56
		Псм	сменная производительность	м^3/см.	241,61

Результаты расчета производительности при варьировании среднего объема хлыста (определяется породой и диаметром дерева на высоте груди) представлены на рис. 1 (прочие исходные данные те же, что указаны в табл.2).

Рисунок 1 - Пример результатов расчета производительности харвестера при заготовке сортиментов (сосна)

Список использованных источников

1. Газеева Е.А., Уразова А.Ф.  Современное оборудование для лесозаготовок за рубежом // Екатеринбург: УГЛТУ, 2014. 38 С.

2. Кочегаров В.Г., Бит Ю.А., Меньшиков В.Н. Технология и машин лесосечных работ.  М.: Лесная промышленность, 1990. 387 с.