Общее уравнение по определению времени цикла трелевки имеет следующий вид:
, (1)
где - продолжительность цикла работы трелевочной техники, с;
- затраты времени на формирование воза, с;
- затраты времени на разгрузку воза, с;
- транспортное время рейса, с;
- среднее расстояние трелевки, м;
- средняя скорость рабочего хода трелевочного средства, м/с;
- средняя скорость холостого хода трелевочного средства, м/с.
Технология проведения несплошных рубок предполагает рассредоточенность лесоматериалов по ширине пасеки и соответственно перемещение их к волоку становится, возможно, только в единичном состоянии [2]. В связи с этим время формирования воза разделится на подтрелевку лесоматериалов к волоку ( ) и набор воза ( ):
, (2)
Время подтрелевки единичного лесоматериала к волоку техническим средством выразим следующим образом:
(3)
где - затраты времени на прицепку подтрелевываемой древесины, с;
- затраты времени на отцепку подтрелевываемой древесины, с;
- затраты времени на маневры технического средства при его установке для выполнения подтрелевки, с;
- затраты времени на подготовку к работе технологического оборудования подтрелевочной техники (опускание щита, растормаживание лебедки, разбор прицепного оборудования), с;
- затраты времени на доставку прицепного устройства на полупасеку, с;
- затраты времени на перемещение древесины с полупасеки к подтрелевочному средству на волоке (технологическом коридоре), с;
- затраты времени на разворот прибывшей техники для подтрелевки, с;
- средняя скорость доставки прицепного устройства на полупасеку, м/с;
- средняя скорость подтрелевки древесины, м/с;
- среднее расстояние подтрелевки, м;
, (4)
- ширина пасеки, м;
- ширина волока, м;
- угол укладки дерева относительно трелевочного волока,
- средняя длина подтрелевываемого лесоматериала, м.
Количество приемов подтрелевки единичного лесоматериала к волоку с одной технологической стоянки ограничивается возможностями технологического оборудования техники, шириной пасеки, а также зависит от густоты насаждения и степени его изреживания [3]. Среднее количество приемов подтрелевки лесоматериалов в необходимом объеме трелюемого воза зависит кроме этого от таксационной характеристики древостоя:
, (5)
где - объем древесины подтрелевываемый с одной технологической стоянки, м3;
- средний объем древесины подтрелевываемый за один прием, м3;
- доля подтрелевываемой древесины с одной технологической позиции относительно рейсовой нагрузки технического средства .
Таким образом, время на подтрелевку лесоматериалов к волоку в необходимом объеме трелюемого воза примет следующий вид:
(6)
В условиях проведения несплошных рубок для подтрелевки лесоматериалов в необходимом объеме одной технологической стоянки, как правило, недостаточно, поэтому:
(7)
где - время переезда подтрелевочной техники на смежную технологическую стоянку, с;
- количество необходимых переездов на смежные стоянки для подтрелевки лесоматериалов в необходимом объеме трелюемого воза;
- среднее расстояние переезда между технологическими стоянками, м;
- средняя скорость переезда на смежные технологические стоянки.
Очевидно, что количество переездов будет определяться как:
(8)
где - количество технологических остановок для формирования пачки необходимого объема.
При этом объем древесины подтрелевываемый с одной технологической стоянки (рис. 1) можно выразить как:
(9)
где - запас древостоя на 1 га, м3;
- площадь лесосеки (зоны) обрабатываемой с одной технологической стоянки, м2;
- степень интенсивности проводимой рубки;
- ширина обрабатываемой ленты (ограничивается возможностями технологического оборудования подтрелевочного средства и условия досягаемости лесоматериала), м.
Таким образом, учитывая вышесказанное, время может быть выражено в следующем виде:
(10)
а общее уравнение определения времени на подтрелевку лесоматериалов к волоку в необходимом объеме трелюемого воза примет следующий вид:
(11)
Время набора подтрелеванной с пасеки древесины для последующей ее трелевки выразим следующим образом:
(12)
где - затраты времени на подготовку к работе технологического оборудования трелевочной техники (опускание щита, растормаживание лебедки, разбор прицепного оборудования, раскрытие клещевого захвата), с;
- затраты времени на оттаскивание тягово-собирающего троса вдоль волока для сбора трелюемого воза, с;
- затраты времени на переходы прицепщика при чокеровке, с;
- затраты времени на чокеровку лесоматериалов, с;
- затраты времени на перемещение тягово-собирающего троса с зачокерованными лесоматериалами к трелевочному средству. с;
- время затаскивание собранного воза на щит, с;
- средняя скорость оттягивания каната для сбора лесоматериалов в необходимом объеме трелюемого воза, м/с;
- средняя скорость перемещения зачокерованных лесоматериалов по волоку к трелевочному средству, м/с;
- средняя длина оттягивания каната для сбора лесоматериалов в необходимом объеме трелюемого воза, с.
Среднюю длину оттягивания каната при сборе лесоматериалов в необходимом объеме трелюемого воза выразим следующим образом:
(13)
В ситуации ограниченных возможностей технологического оборудования (по необходимой длине оттягивания каната) требуемый объем трелюемого воза будет формироваться в несколько приемов:
(14)
где - длина оттягивания тягово-собирающего троса исходя из возможностей технологического оборудования используемой техники, м.
Составляющие , и , при формировании необходимого объема трелюемого воза в несколько приемов соответственно :
(15)
(16)
Величины и могут быть представлены в следующем виде:
(17)
где - затраты времени чокеровку единичного лесоматериала, с;
- время на переходы при чокеровке, отнесенное к единичному лесоматериалу, с;
- средний объем заготавливаемого лесоматериала, м3;
- среднее расстояние между лесоматериалами вдоль волока (при варианте с разрубкой технологических визиров = ), м;
- средняя скорость перехода чокеровщика вдоль волока от одного лесоматериала к другому, м/с.
Таким образом, на основании вышесказанного время набора подтрелеванной с пасеки древесины для последующей ее трелевки можно выразить следующим образом:
(18)
Затраты времени на разгрузку воза можно выразить следующим образом:
(19)
где - время сброса пачки деревьев на погрузочную площадку, с;
- затраты времени на расчокеровку лесоматериалов, с;
- затраты времени на подъем щита и сматывание собирающего каната, с;
- продолжительность маневров трелевочного средства при выполнении окучивания лесоматеривалов на погрузочной площадке, с;
- продолжительность маневров трелевочного средства при выравнивании комлей лесоматериалов, с.
В результате проведенного исследования продолжительности трелевки получен математический аппарат для создания имитационных моделей [1, 4, 6] по определению производительности различных вариантов трелевочной техники, в широко меняющихся условиях производства и природной среды позволяющий в полной мере изучить характер воздействия и степень значимости различных факторов влияния с последующим их обоснованием для оптимизации.
Рецензенты:
Никулин С.С., д.т.н., профессор, профессор кафедры инженерной экологии и техногенной безопасности ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий», г. Воронеж.
Казаров К.Р., д.т.н., профессор, профессор кафедры сельскохозяйственных машин ФГОУ ВПО «Воронежский ГАУ», г. Воронеж.