3. Механизм подачи

В харвестерных головках пильный механизм подается на дерево с помощью гидроцилиндра. Таким образом произведем расчет гилроцилиндра.

Рисунок 4 – Схема срезания дерева

Рисунок 5 - Схема поперечного пиления дерева

Усилие подачи (Рисунок 5) зависит от величины сил сопротивления резанию и взаимно геометрического расположения векторов этих сил. Усилие на штоке гидроцилиндра подачи Р_ш (Н) определяется значением сил

сопротивлению резанию Р_Р (Н) и отжима Р₀ (Н), величиной веса G_n (массой) подвижной части пильного механизма и от соотношения плеч приложения этих сил. Составим систему уравнений, где уравнение, а по рисунку 4, a b — рисунок 5.

где l₁, 1₂, 1з, l₄ - плечи приложения этих сил относительно оси поворота пильного механизма, определяются графически:

1₁ = 0,16 м; 1₂ = 0,052 м; 1₃ = 0,3 м; 1₄ = 0,33 м;

Р_р учитывать, как Р_ртах - усилие резания, Н;

Р₀ - усилие отжима, Н;

G_n - масса подвижной части пильного механизма, Н; (выводится из системы уравнений (25)):

где Р_ш- усилие на штоке гидроцилиндра подачи, Н; (выводится из системы уравнений (25)):

Усилие на штоке гидроцилиндра подачи равно:

Масса подвижной части пильного механизма равно по формуле (26):

Выбирается гидроцилиндр и его основные параметры из справочника [3]. По ГОСТ 6540-68 диаметр поршня равен 50 мм; диаметр штока равен 25 мм; ход поршня - 400 мм; усилие на штоке: при ходе на выталкивание - 19,6 кН, при ходе на втягивание - 14,7 кН.

Основные параметры пильного механизма сведены в таблицу 1.

Таблица 1

Основные параметры пильного механизма

Название параметра, ед. изм.	Величина
Длина пильной шины 1ш, мм	660
Диаметр ведущей звездочки D, мм	129,4
Скорость подачи и,- с	0,2
Скорость резания v, - с	20
Мощность двигателя !\1дв, кВт	30
Усилие, необходимое на штоке гидроцилиндра подачи Рш, кН	3,5
Масса подвижной части пильного механизма Gn, кН	0,3

4. Расположение харвестера в технологическом процессе лесосечных работ

На лесосечных работах технологические операции выполняются на лесосеке и на погрузочном пункте (верхнем складе). В зависимости от набора технологических операций, места их выполнения и вида продукции, вывозимой с лесосеки, технологические процессы лесосечных работ подразделяются на три основные группы: хлыстовая технология, сортиментная технология и технология с углубленной переработкой древесины.

Таблица 2

Технологические процессы лесосечных работ

Группа	№ тех	Операции вы-	Вид	Операции выпол-	Вид
	про-	полняемые на	тре-	няемы на верхнем	выво-
	цесса	лесосеке	люемо-	складе или погру-	зимого
			го леса	зочном пункте	леса
	1	В-Фп	Д	П	Д
Хлыстовая	2	В-Фп	Д	Ос-П	X
	3	В-Ос-Фп	X	П	X
	4	В-Ос-Фп	X	Р-П	С
Сорти-	5	В-Фп	д	Ос-Р-П	с
ментная	6	В-Ос-Р-Фп	с	П	с
	7	В-Ое-Р-Фп-П	-	-	с
С углуб-	8	В-Фп	д	Ос-Р-Пр-П	Пм
ленной	9	В-Ос-Р-Фп	с	Пр-П	Пм
перера-	10	В-Ос-Р-Фп	с	Ок-Рщ-П	Щтех
боткой		Рщ поруб ост-П	-	-	Щтоп

В - валка деревьев; Ос - очистка деревьев от сучьев; Р - раскряжевка; Фп -формирование пакета; П - погрузка на лесовозный транспорт; Пр - продольная распиловка; Ок - окорка; Рщ - рубка в щепу; Д - деревья; X - хлысты; С -сортименты; Щтех - щепа технологическая; Щтоп - щепа топливная; Пм -пиломатериалы.

В таблице 2 представлены наиболее распространенные технологические процессы всех трех групп лесосечных работ. Следует иметь в виду, что в группе технологических процессов с углубленной переработкой древесины теоретически возможно большее разнообразие получаемой продукции, однако в

настоящее время эта группа процессов развита слабо и представлена на уровне современного развития.

Узкопасечная технология разработки лесосек на базе харвестера и форвардера приемлема для реализации всех видов рубок, в том числе с предварительным возобновлением, преимущественно в насаждениях с мелким подростом и с низко- и среднепроизводительными древостоями, выборочных рубок (чересполосные, равномерно-постепенные и др.) при выполнении лесоводственных требований по ограничению площади волоков за счет придания им извилистой формы, в том числе при проведении рубок зимой без ограничений, летом, исключая переувлажненные почвы.

1- лесовозный ус; 2 - магистральный волок; 3 - харвестер; 4 - верхний склад; 5 -штабель сортиментов; 6 - граница зоны безопасности; 7 - пни; 8 - сохраненный подрост; 9 - насаждения до рубки; 10 - насаждение с подростом до рубки; 11 -разворотное кольцо; 12 - форвардер; 13 - пасечный технологический коридор; 14 - порубочные остатки; 15 - пачки сортиментов; 16 - граница пасек

Рисунок 6 - Схема разработки пасек с использованием харвестера и форвардера

Разработка лесосек с применением харвестеров предполагает применение двух возможных способов складирования сортиментов относительно направления движения машины: одностороннего и двустороннего.

Двусторонний способ укладки сортиментов позволяет снизить объём работ по перетаскиванию деревьев при выполнении технологических операций и, тем самым, уменьшить повреждаемость оставляемых деревьев и подроста, а также повысить производительность машины.

При сплошных рубках (рисунок 6), харвестер разрабатывает лесосеку пасеками шириной до 1,5... 2 величины вылета манипулятора. На технологической стоянке срезают деревья, валят их и подтаскивают на волок, очищают от сучьев и раскряжевывают стволы на сортименты. Поочередно срезают и обрабатывают все деревья, находящиеся в зоне действия манипулятора. При укладке сортиментов в пачки может проводиться их сортировка.

Сбор и подвозка сортиментов на верхний склад производится с помощью форвардера, где укладываются в штабеля и могут быть предварительно сортированы. При выборочных рубках разработка лесосек может осуществляться путем комбинированной технологии, при которой деревья, расположенные в зоне действия манипулятора харвестера, обрабатывают машинным способом. Остальные деревья, назначенные в рубку, валят бензопилой в просветы между деревьями на свободные от подроста места вершинами на волок.

Среднепасечные технологии разработки лесосек на базе харвестера и форвардера с одним и двумя вспомогательными коридорами в центральной части разрабатываемой пасеки приемлемы для реализации преимущественно выборочных рубок, а также рубок с сохранением подроста в лесах, имеющих приоритетное защитное и средообразующее значение, на участках, где недопустима и нежелательна прокладка густой сети технологических коридоров (волоков), а подтаскивание деревьев харвестером в зону доступности манипулятора форвардера при их очистке от сучьев и раскряжевке не ведет к повреждению оставляемых деревьев и подроста - при оставлении по нормативам рубки древостоев небольшой густоты, с учетом крупного и среднего подроста полнотой 0,4...0,6.

а )

б )

1 - граница ленты; 2 - пасечный технологический коридор; 3 - вал сучьев; 4 -пни; 5 - пачки сортиментов, сформированные при разрубке вспомогательной ленты; 6 - ход харвестера; 7 - сортименты, заготовленные харвестером при прокладке коридора и разработке лент вдоль него; 8 - харвестер; 9 - форвардер; 10 - полоса лесонасаждений после рубки; 11 - полоса лесонасаждений до рубки

Рисунок 7 - Схема разработки лесосеки по среднепасечной технологии на базе харвестера и форвардера со вспомогательными коридорами:

а - с одним вспомогательным коридором;

б - с двумя вспомогательными коридорами

Вариант с одним вспомогательным коридором (рисунок 7 а), на котором работает только харвестер, позволяет уменьшить общую длину пасечных волоков на лесосеке. Форвардер на который приходится основная часть повреждений почв, подроста и оставляемого древостоя, работает лишь на волоках, удаленных друг от друга на расстоянии 3...3,5 эффективных вылета манипулятора. При работе харвестера во вспомогательном коридоре, как и на волоке, выполняется весь цикл операций: валка, обрезка сучьев, раскряжевка и пакетирование, однако пакеты сортиментов при этом укладываются на максимальном удалении от машины. Этим обеспечивается доступность пачек, сформированных харвестером при работе во вспомогательном коридоре, для манипулятора форвардера, перемещающегося по волоку.

Вариант с двумя вспомогательными коридорами (рисунок 7 б) позволяет увеличить ширину пасеки до 4...5 эффективных вылета манипулятора. При работе по этой технологии харвестер после разрубки смежных волоков и прилегающих лент приступает к работе на промежуточной части пасеки, которая осваивается за два прохода. Причем харвестер укладывает выпиливаемые сортименты в пачки при работе во вспомогательных коридорах на одну сторону таким образом, чтобы они были досягаемы для манипулятора форвардера при движении по пасечному технологическому коридору (волоку). Необходимость укладки сортиментов на одну сторону при работе во вспомогательных коридорах ведет к некоторому снижению производительности.

В рассмотренных схемах (рисунки 6 и 7) на труднодоступных для машин участках леса и при невозможности обработки деревьев с помощью харвестера (ввиду большого диаметра, неправильной формы ствола и др.) валку, обрезку сучьев и раскряжевку хлыстов осуществляет вальщик с помощью бензопилы.