Сравнение и анализ различных механизмов захватного устройства харвестерных головок

Abstract

В настоящее время на рынке технологического оборудования для лесозаготовки представлен широкий спектр моделей харвестерных головок различных производителей. Данные харвестерные головки различаются не только по эксплуатационным параметрам, но и по конструктивным особенностям механизмов. Даже если рассматривать те конструктивные особенности, которые принципиально не изменяют процесс обработки дерева, они могут иметь серьезное влияние на эффективность применения устройства. Одной из особенностей конструкции харвестерной головки является механизм захватного устройства. Обзор литературы показал, что в западном научном поле представлен ряд работ, посвященный различным механизмам захватного устройства харвестерных головок, однако количество исследований, посвященных конкретным различиям этих механизмов, мало. В отечественной науке исследования, посвященные этой теме, не представлены. Данная статья посвящено изучению двух типов механизма захватного устройства – концентрического и линейного – и определению возможных различий между ними, в частности расчету необходимого усилия протяжки ствола дерева одного диаметра. В исследовании были рассмотрены кинематические схемы типов концентрических и линейных механизмов, а также произведен статический расчет усилий, воздействующих на ствол обрабатываемого дерева, для установления возможного различия в усилии, необходимом для протяжки дерева, при определенных допущениях, например, при равенстве формы, размера и материала протяжных вальцов и сучкорезных ножей, геометрических и механических свойств обрабатываемого дерева и т. д. Результаты исследования показали, что при принятых допущениях невозможно утверждать о наличии конкретных различий в усилии протяжки в концентрическом и линейном механизмах захватного устройства харвестерной головки. Однако при изменении диаметра дерева при обработке харвестерной головкой с концентрическим механизмом усилие, необходимое для протяжки дерева, изменяется по более сложной зависимости, чем при обработке харвестерной головкой с линейным механизмом. Данные выводы могут помочь в исследовании процесса работы харвестерной головки и понимания различных зависимостей, связанных с характеристиками харвестерных головок. Это позволит сделать работу агрегатов более прогнозируемой и даст необходимые обоснования для применения тех или иных конструктивных решений при проектировании отечественных образцов оборудования. At the moment there is great number of different models of harvester heads present on the market of technological equipment for woodcutting. Those harvester heads differ not only in their operational parameters, but also in constructive features of their systems and mechanisms. Even if the features that change the process of woodcutting fundamentally are not taken into consideration, there is plenty of those which have a serious influence on the effectiveness of the harvester head use. One of the constructive features of a harvester head is a type of gripping mechanism. The literature review showed that the science field of western countries a row of works on the topic is present, but there is few that focus on the differences of the types of gripping mechanisms. In the Russian science field studies on the topic are not present. The study is dedicated to the research of two types of gripping mechanisms – concentric and linear – and the determination of their possible differences, especially a calculation of feed force necessary for processing of a trunk of same diameter. The study examined the kinematic schemes of concentric and linear mechanisms and performed a static calculation of the forces acting on the processed tree trunk to establish possible differences in the force required for tree feeding, under certain assumptions (e.g., equality in the shape, size, and material of the feed rollers and delimbing knives, equality in the geometric and mechanical properties of the processed tree, etc.). The results showed that, under the adopted assumptions, it is impossible to assert specific differences in the feeding force between concentric and linear mechanisms of the harvester head's gripping device. However, when the tree diameter changes during processing with a harvester head featuring a concentric mechanism, the required feeding force follows a more complex relationship compared to processing with a harvester head equipped with a linear mechanism. These findings can aid in researching the harvester head's operation and understanding various dependencies related to harvester head characteristics. This will make the performance of such machinery more predictable and provide necessary justifications for applying specific design solutions when developing domestic equipment models.