I. Выбор прототипа машины

Самые трудоемкие операции при заготовке леса – трелевка и вывозка древесины. В настоящее время на этих операциях применяют различные машины. С помощью трелевочного трактора собирают деревья или хлысты и транспортируют их на верхний склад. Лесовозные автомашины вывозят заготовленный лес на нижний склад.

Машины, применяемые в лесной промышленности, работают в тяжелых условиях: пересеченная местность, уклоны до 20⁰, большое количество пней, валунов и др. В связи с этим к трелевочным тракторам предъявляются повышенные требования, особенно к их надежности и долговечности. Создать универсальные тракторы, которые одинаково хорошо и производительно работали бы в любых условиях эксплуатации, практически невозможно. Например, тяжелые промышленные тракторы с полужесткой ходовой системой для работы в лесу не пригодны, поскольку их ходовая система не выдерживает эксплуатационных нагрузок. Поэтому для выполнения специфических работ в определенных условиях эксплуатации создаются специальные тракторы (например, трелевочные).

Повышение производительности труда в лесозаготовительной промышленности неразрывно связано с механизацией трудоемких процессов, в основном при помощи трелевочных тракторов. Опыт эксплуатации показывает, что для повышения производительности лесопромышленных тракторов, обеспечения надежности их узлов и агрегатов необходимо провести работы по дальнейшему совершенствованию конструкции трелевочных тракторов.

Тяжелые условия работы трелевочных тракторов, в том числе движение агрегата по резкопересеченной местности в сочетании с необходимостью частого преодоления различных препятствий, продолжительная работа трактора с максимальными и резкопеременными тяговыми усилиями, специфический характер приложения нагрузки и т. д., предъявляют повышенные требования в первую очередь к их ходовым системам. В связи с этим вопросы оптимизации ходовых систем трелевочных тракторов являются весьма актуальными.

Главными направлениями оптимизации и совершенствования ходовых систем трелевочных тракторов являются: выбор оптимальных компоновочно-конструктивных схем ходовых систем с целью повышения тягово-сцепных свойств, устойчивости и проходимости тракторов; повышение надежности и работоспособности основных узлов и деталей; снижение трудоемкости технического обслуживания, экономически целесообразная унификация узлов и деталей ходовых систем.

Основное внимание должно быть уделено улучшению эксплуатационных качеств трелевочных тракторов и машин на их базе. При этом следует учитывать, что в соответствии с «Лесоводственными требованиями к технологическим процессам лесосечных работ» и ГОСТом 27141-86 «Тракторы лесопромышленные. Общие технические требования к новым лесопромышленным тракторам» машины должны удовлетворять следующим условиям:

1. Новые машины по основным размерам и массе должны относиться к среднему классу (т. е. тракторам типа ТБ-1M, ТЛТ-100).

2. Базовая модель должна давать возможность ее модернизации.

3. Новые тракторы должны обеспечивать более высокую проходимость:

– удельное давление гусеницы на грунт не должно превышать 0,03 ... 0,037 МПа;

– дорожный просвет должен быть не меньше 570 … 620 мм.;

– абрис машины должен быть чистым (т. е. желательно, чтобы машина имела гладкое днище).

4. Скорость движения машины должна быть:

– рабочая на грузовом ходе – не менее 1,11 м/с;

– на транспортном ходе – примерно 4,17 м/с.

5. Суммарная масса технологического оборудования и груза должна составлять 100 % от эксплуатационной массы машины без технологического оборудования.

6. На новых машинах предполагается установка двигателя мощностью 88,2 ... 103 кВт (120 ... 140 л.с).

Кроме того, машина должна удовлетворять общим требованиям. К основным из них относятся:

– максимальная унификация деталей, узлов и эксплуатационных материалов;

– простота и минимальная трудоемкость операций технического обслуживания и ремонта;

– легкость и безопасность управления и обслуживания;

– высокая экономичность, минимальные расходы топлива, масла, вспомогательных материалов и запасных частей;

– хорошая маневренность;

– стабильность технико-экономических показателей при различных климатических условиях;

– обеспечение сохранности окружающей среды.

Важную роль в повышении производительности труда играют использование зарубежного опыта и внедрение современных энергонасыщенных тракторов в лесозаготовительное производство.

Зарубежные фирмы применяют передовую технологию в производстве тракторов, используют керамику и пластические материалы вместо металлов. Широкое применение находят средства автоматического управления машинами, агрегатами, узлами машин на базе электроники, гидравлических устройств и микропроцессоров. Повышаются надежность и долговечность машин, улучшаются их энергетические показатели, в частности снижаются потребление горючесмазочных материалов, а также затраты на техническое обслуживание.

В настоящее время доминируют тракторы классической компоновки, но намечена тенденция к расширению универсальности и приобретению функций, выполняемых ранее специальными машинами (увеличение транспортной скорости, трелевка в полностью груженном положении, наличие передней навески и переднего вала отбора мощности (ВОМ) и т. д.).

Большое внимание уделяется условиям работы оператора, борьбе с шумом. Устанавливаются просторные шумовиброизолированные кабины с большой площадью остекления (тонированные стекла, цельностеклянные двери сложного профиля), уменьшается номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, используются высокоточные подшипники в трансмиссии и т. д.

В настоящее время осуществляется переход к установке полностью синхронизированных коробок передач. Трансмиссии с переключением передач под нагрузкой в некоторых странах составляют до 10 %. Выпускаются тракторы с двухпоточной трансмиссией, являющейся комбинацией механической, полностью синхронизированной коробки передач и гидростатической передачи, т. е. один поток мощности может передаваться механическим путем, другой – гидравлически, и на выходе они могут суммироваться.

Механическая передача обладает высоким к.п.д., поэтому применяется на транспортных работах, а также на энергоемких работах без использования ВОМ. На тяжелых работах с использованием ВОМ водитель включает бесступенчатый (гидростатический) привод.

Некоторые фирмы применяют на своих тракторах гидросистемы с закрытым центром, имеющие большое рабочее давление и объемную подачу, что достигается наличием поршневых или роторных регулируемых гидронасосов, а иногда дополнительного насоса гидросистемы рулевого управления.

Электронные приборы, а также электрогидравлические усилители управления гидронавесными системами становятся серийной продукцией.

Выбор прототипа машины зависит от конкретных функциональных требований к ней. За основу могут быть взяты данные, приводимые в Приложениях.

При разработке машины студент должен использовать не только отечественный, но и зарубежный опыт. Наилучшим конечным результатом курсового и дипломного проектирования является оформление заявки на предполагаемое изобретение, основанное на глубокой проработке патентной литературы. Разработка может начаться на стадии курсового проектирования и закончиться в дипломном проекте.

Оптимизационные задачи на определенных стадиях проектирования решаются с помощью ЭВМ по разработанным программам, имеющимся на кафедрах лесоинженерного факультета.

Вузы страны, проектные предприятия, организации, занимающиеся научными исследованиями, достаточно полно обеспечены ЭВМ, имеющими общее программное обеспечение. Разработанные программы и использованные при этом методы расчетов с успехом могут быть использованы работниками лесного комплекса, проектных, научных организаций, а также студентами при выполнении практических (контрольных) работ, курсовых и дипломных проектов во время изучения следующих дисциплин: «Теория и конструкция колесных и гусеничных машин», «Трансмиссии мобильных машин», «Лесотранспортные машины», «Лесозаготовительные машины» и др., будут полезны студентам, занимающимся тяговыми расчетами колесных и гусеничных машин.