Лесные машины

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет лесохозяйственный.

Кафедра: «Проектирование лесного оборудования»

Комплекс механизированных работ по

созданию лесных культур на вырубках.

Пояснительная записка

ПО.000000.093ПЗ

Руководитель:

^{……………………….. В.Н. Коршун}

(подпись)

……………………………….

(оценка, дата)

Разработал: студент гр. 33-4

________________И.Б.Зацепина

^{подпись}

_____________________________.

^дата

Введение Задачей в лесном хозяйстве, как и в других отраслях хозяйства, решающим фактором развития производства, повышения производительности труда и снижения стоимости работ являются механизмы. Лесное хозяйство должно воспроизводить весь объем использованных ресурсов. Для того чтобы справиться с таким объемом работ, необходима комплексная механизация всего хозяйства, всего цикла работ. Полная механизация технических процессов достигается системой машин и орудий разного назначения, взаимно дополняющих друг друга и обеспечивающих непрерывность механизации последовательно выполняемых рабочих операций всего производственного цикла. Это обеспечивает комплексную механизацию при высоком качестве работ, равномерную и минимальную потребность рабочей силы в течение сезона, эффективную загрузку технических средств, экономию финансов и облегчение труда. Цель данного курсового проекта является спроектировать систему машин для лесовыращивания сосны обыкновенной для восстановления леса на участке, вырубленном пять лет назад и заросшем лиственными породами. Ниже будут описаны: участок для производства работ; технологический процесс: расчёты сопротивления машин и орудий, режимов работы, производительности, необходимого количества топлива и смазочных материалов. Основной целью данного проекта является повышение эффективности использования лесных земель, получение качественной и более ценной древесины путём ускорения естественной сукцессии (смены пород) посадкой саженцев или сеянцев хвойных видов древесных растений.
							ПО.000000.093 ПЗ		Лист
Изм		Кол.уч	Лист	Док	Подпись	Дата

Содержание Введение…………………………………………………………………………............. 1. Описание участка для производства работ, технологического процесса и выбор системы машин…………………………………………………………………….............. 2. Расчет сопротивлений орудий………………………………………………………. 2.1.Расчет сопротивления плуга лесного полосного ПЛП-135, агрегатируемого с трактором Т-170………………………………………………………………………… 2.2 Расчет сопротивления лесопосадочной машины СЛП-2………………………… 3. Тяговый расчет тракторов…………………………………………………………… 3.1. Определение тяговых показателей трактора Т-170 + ПЛП-135………………… 3.2. Определение тяговых показателей трактора Т-170 +СЛП-2……………………. 4. Расчет состава МТП…………………………………………………………………. 4.1. Расчет производительности агрегатов…………………………………………….. 4.1.1. Расчет производительности Т-170………………………………………………. 4.1.2. Расчет производительности ПЛП-135……………………………………………. 4.1.3. Расчет производительности СЛП-2……………………………………………… 4.1.4. Расчет производительности Газ-66………………………………………………. 4.1.5. Расчет производительности ЛАГО-У……………………………………………. 4.2. Расчет количества агрегатов для выполнения всего объема работ……………… 4.2.1. Расчет количества агрегатов Т-170………………………………………………. 4.2.2. Расчет количества агрегатов ПЛП-135……………………………………………. 4.2.3. Расчет количества агрегатов СЛП-2………………………………………………. 4.2.4. Расчет количества агрегатов Газ-66……………………………………………… 4.2.5. Расчет количества агрегатов ЛАГО-У…………………………………………….. 5. Расчет расхода горюче-смазочных материалов………………………………………. 5.1. Расчет расхода ГСМ для трактора Т-170 с ПЛП-135………………………………. 5.2. Расчет расхода ГСМ для трактора Т-170 с СЛП-2…………………………………. 5.3. Расчет расхода ГСМ для машины Газ-66 с ЛАГО-У………………………………. Заключение………………………………………………………………………………… Библиографический указатель……………………………………………………………. Приложение А………………………………………………………………………………
						ПО.000000. ПЗ	Лист
Изм	Кол.уч	Лист	Док	Подпись	Дата

1. Описание участка для производства работ, технологического процесса и выбор системы машин Данный участок, на котором планируется посадить и вырастить сосну обыкновенную, представляет собой вырубку пятилетней давности. Раньше здесь произрастала береза. Количество пней на 1га - 650 шт. захламленность территории порубочными остатками – 35м/га. Уклон местности 10*. Почвы временно переувлажненные, суглинок. Объем работ составляет 700 га. Главные операции, необходимые для лесовыращивания сосны обыкновенной на вырубках включает в себя: - расчистка территории от пней и широкополосная обработка почвы, с последующим удалением порубочных остатков на междурядное пространство. - посадка двухлетних сеянцев сосны - химическое опрыскивание против нежелательной кустарниковой растительности. а) Для расчистки и обработки почвы я взяла ПЛП-135 (плуг лесной полосной). Он предназначен для полосной обработки почвы под посадку лесных культур на задернелых врубках с временным переувлажнением при числе пней более 600 шт./га, прокладки противопожарных полос, образования коридоров с одновременным корчеванием и отваливанием пней и кустарника при реконструкции молодняка. Плуг навешивают на трактор Т-170 на универсальную раму корчевателя и жестко скрепляют с ней болтами при помощи кронштейнов. Перевод из рабочего положения в транспортное и обратно осуществляется гидроцилиндрами подъема универсальной рамы. Плуг представляет собой мощный двухотвальный корпус с полувинтовыми отвалами, два лемеха, нож-колун впереди, который раскалывает пни, разрезает дернину, раздвигает валежник и отходы лесозаготовок. При износе одной стороны нож-колун поворачивают на 180* другой стороной. Переднее расположение плуга удобно тем, что отходы лесозаготовок и валежник, выкорчеванные пни и отваленные пласты попадают под гусеницы трактора и плотно прижимаются им
						ПО.000000.093ПЗ	Лист
Изм.	Кол.уч	Лист	Док	Подпись	Дата

к поверхности почвы, образуя борозду шириной 135 см. и два пласта шириной по 70 см.. В пласты высаживаются сеянцы сосны обыкновенной. Такое расположение также позволяет успешно работать на заросших и захламленных вырубках, так как валежник и порубочные остатки он раздвигает на стороны, а пни раскалывает и выкорчевывает. Глубина борозды в пределах 15-30 см. регулируется перестановкой по высоте опорных лап. Масса плуга 970кг. б) После того, когда провели обработку почвы и площадь готова к посадке. Для посадки сеянцев я вяла СЛП-2 (лесопосадочная машина). Она предназначена для посадки двух- трехлетних сеянцев хвойных пород с длиной надземной части 8-25 см, корней до 22 см по пластам, подготовленным орудиями двухотвального типа (плугом ПЛП-135). Посадочный аппарат вращательного типа (дисковый), состоит из жесткого диска с окнами, выполненного в виде металлического кольца, закрепленного к ступице пружинящими спицами, и гибкого (прорезиненного) кольцевого захвата. Раскрывающие ролики отделяют гибкое кольцо (захват) от жесткого диска в местах подачи и высадки сеянцев. Корни заделываются цилиндрическими уплотняющими катками. От одного из них через передаточные шестерни приводится во вращение посадочный аппарат. Секции на брусе можно перемещать для изменения ширины междурядий. Для связи сажальщиков с трактористом машина оборудована сигнализацией. Агрегатируется с трактором Т-170. в) Затем, когда вся территория засажена, я взяла ЛАГО-У (лесной аэрозольный генератор-опрыскиватель), который предназначен для химической обработки с нежелательной древесной, кустарниковой и травянистой растительностью, а также с вредителями и болезнями растений. Генератор снабжен бензиновым двигателем УД-2 мощностью 6 кВт, на валу которого закреплено рабочее колесо центробежного вентилятора для нагнетания воздуха в аэрозольную трубу, бензобочком и бочкой с рабочим раствором. Бензин к горелке и рабочая жидкость к распылителю подаются под избыточным давлением воздуха 0,1*10 Па. Выходящий из форсунки горелки бензин распыляется потоком воздуха и смешивается с ним, а при дальнейшем движении воспламеняется о свечи зажигания. На время
						ПО.000000.093 ПЗ	Лист
Изм	Кол.уч	Лист	Док	Подпись	Дата

воспламенения напряжение к свече горелки подводится от магнето двигателя с помощью переключателя. Двигатель в это время работает от одной свече. После разогрева трубы напряжение с запальной свечи переключается обратно на свечу двигателя. Поступающий бензин воспламеняется в трубе в результате соприкосновения с раскаленными стенками и недогоревшими частицами предыдущего потока. Горячие газы, проходя с большой скоростью из камеры сгорания через суженного сопло, подсасывают рабочую жидкость и распыляют ее. При высоких температурах рабочая жидкость испаряется в диффузоре сопла, на выходе из которого парогазовая смесь охлаждается относительно холодным наружным воздухом и превращается в туман. В варианте опрыскивателя аэрозольную трубу снимают и к корпусу вентилятора присоединяют поворотное колесо со шлангом-трубой, краном и распылителем. Ширина захвата аэрозольной волны 50 м. Производительность генератора 20 г/ч. При работе генератор-опрыскиватель ЛАГО-У транспортирует Газ-66. Опрыскивание проводят три раза: весной (после посадки), осенью и на следующий год весной.
						По.000000.093 ПЗ	Лист
Изм	Кол.уч	Лист	Док	Подпись	Дата

2 Расчет сопротивлений орудий.

2.1. Расчет сопротивления плуга лесного полосного ПЛП-135, агрегатируемого с трактором Т-170.

Рабочее сопротивление плуга типа ПЛП-135 определяется по формуле:

R = Gm (ft + sin a) + ko (1-⌂)ab + e a b v^{2 +} q ⌂ab, kH (1)

где Gm – вес плуга, (970 кг=9,506кН.);

ft – коэффициент трения стали о грунт принимаем в пределах 0,4-0,5;

sin a – величина уклона местности;

ko – коэффициент сопротивления деформации почвы, кН/м²;

⌂ - часть площади поперечного сечения, которая зависит от свойства древесной породы распространять корни в пахотном слое, ⌂=0.1-0.05;

а – глубина обработки почвы, м (0,2);

b – ширина захвата плуга, м (1,3);

е – коэффициент динамичности, кН/м⁴ (е=1,5-2,0 кН/м⁴ );

v – скорость движения агрегата, м/с;

q – удельное усилие для разрыва корней, кН/м², q=2000-3000 кН/м⁴;

R =9,506(0,4+(-0,54))+40(1-0,04)0,2*1,3 + 1,7*0,2*1,3*1,43² + 2100*0,04*1,3*0,2=31,40 кН

Берем из справочника скорость движения 1,43 м/с или 5,13 км/ч, на второй передаче.

Определяем коэффициент загрузки трактора Т-170 с плугом ПЛП-135 по формуле:

K₃ = R / G (2)

где R – сопротивление плуга, кН;

G – тяговое усилие трактора Т-170 на второй передаче, кН;

K₃ = 31,40 /33,92 = 0,92

2.2 Расчет сопротивления лесопосадочной машины СЛП-2 производится по формуле:

R= Gm* ft +ko*a*bб*nc ; кН (3)

Gm – вес лесопосадочной машины, кН;

ft – коэффициент трения, 0,2-0,5;

ko – удельное сопротивление почвы, кН/ м² ;

a – глубина хода сошника, м;

bб – ширина борозды, м, bб=0,06м;

nc – число сошников;

R=11,564*0,3 + 40*0,20*0,06*1=3,95 кН

Принимаем скорость движения 2,05 м/с или 7,2 км/ч, на третьей передаче.

Определяем коэффициент загрузки трактора Т-170 с лесопосадочной машиной СЛП-2 по формуле:

Кз = R/G; кН (4)

R – сопротивление лесопосадочной машины, кН;

G – тяговое усилие трактора Т-170 на третей передаче, кН;

Кз =3,95/38,5=0,11 кН

Мы используем лесопосадочную машину в двухрядном варианте, т.е. две сажалки цепляем за брус сцепку и агрегатируем с трактором Т-170. Тогда удельное сопротивление одной лесопосадочной машины умножаем на два и получаем удельное сопротивление лесопосадочного агрегата для нашего варианта, он составляет 7,9 кН.

3. Тяговый расчет тракторов

Тяговые свойства тракторов определяются по следующим показателям:

1) Эффективная мощность и частота вращения коленчатого вала двигателя;

2) Крутящий момент Nе, развиваемый на коленчатом валу двигателя;

3) Скорость движения на передачах, V;

4) Типом ходового аппарата и характеристикой дорожных условий, определяющих значение коэффициента сопротивления значению f.

Мощность, развиваемая на коленчатом валу двигателя, расходуется на преодоление:

1) Трения в трансмиссии трактора, Nтр;

2) Сопротивления качению трактора, Nкач;

3) Буксирование ведущих колес, Nбукс;

4) Сопротивление подъема, Nпод;

5) основная часть эффективной мощности используется для тяги лесохозяйственной машины, орудий носит название крюковой мощности Nкр.

Таким образом, баланс мощности имеет вид:

Ne > или = Nтр + Nкач + Nпод + Nбукс + Nкр

Эффективная мощность двигателя трактора Ne (кВт), равна всем затратам энергии двигателя:

Ne = Nтр + Nn + Nv + Ni + Nk + No (5)

Для пассивных подвесных орудий рассчитывается свободное тяговое усилие на крюке трактора Рк (кН), которое можно реализовать при работе. Принимая во внимание, что No =0, формула (5) принимает следующий вид:

Pk = [Ne -(Nтр + Nn + Nv + Ni)] / Vp (6)

где Ne – эффективная мощность двигателя трактора, кВт, находится по формуле:

Ne = 0,8*Nпост (7)

где Nпост – мощность двигателя по технической характеристике трактора;

Nтр – потери мощности в трансмиссии, которая находится по формуле:

Nтр = Ne*(1-n) (8)

где n – КПД трансмиссии

n = 0,85-0,88 – для гусеничных тракторов;

Nv – потери мощности на буксование и извилистый ход, находится по формуле:

Nv = (Ne-Nтр) · б/100 (9)

где б – коэффициент буксирования, б = 10-20%;

Nn – потери мощности на передвижение;

Nn = (Gт+Gм·Л)(f+sin a) ·Vp (10)

где Gт – вес трактора, кН;

Gм – вес навесной машины, кН;

Л – коэффициент догрузки, показывающий какая часть навесного оборудования, догружает трактор, равный при расчистке 1;

f - коэффициент сопротивлению качению трактора;

Vp – рабочая скорость агрегата находится по формуле:

Vp = Vт(1-б/100) (11)

где Vт – теоретическая скорость агрегата на выбранной передаче трактора, м/с;

Ni – мощность затрачиваемая на преодоление сил инерции, находится по формуле:

Ni = (M·Eu·Vт·i·Vp)/Ga (12)

где М – приведенная масса агрегата, т, с²/м; M = (Gт+Gм)/g (13)

где g – ускорение свободного падения, м/с², g= 9,8 м/с²;

Eu – коэффициент, применяется в пределах 7…14 кН/с;

i – коэффициент приведения масс, i = 1,1…1,2 м/с²;

Ga – полный вес агрегата, кН, находится по формуле: Ga = Gт+Gм (14)

3.1. Определение тяговых показателей трактора Т-170 + ПЛП-135.

Ga = Gт+Gм

Eu = 9 кН/с

i = 1,14 м/с²

Ga =140,3+9,5 = 149,8 кН

М = (149,8+9,5)/9,81 = 16,2 т с²/м

Vp = 1,43(1-18,5/100) = 1,17 м/с

Ni = 16,2·9·1,43·1,15·1,17 = 1,87 кВт

149,8

Ne = 0,8·121 = 96,8 кВт

Nтр = 96,8·(1-0,86) = 13,55 кН

Nn = (140,3+9,5·1) ·0,15·1,17 = 26,29 кВт

Nv = (96,8-13,55) ·18,5/100 = 15,40 кВт

Рк = [96,8 – (13,55+26,29+15,40+1,87)] = 33,92 кН

1,17

Ркас = 33,92+ (140,3+9,5·1)(0,15·(-0,5)) = 22,8 кН (вниз по склону)

Рсц = 1·140,3·0,2 = 28,06кН

Ркас < Рсц 22,8 < 28,06 – условие выполняется.

3.2. Определение тяговых показателей трактора Т-170 +СЛП-2

Ga = 140,3+11,56= 151,9 кН

Eu = 9 кН/с

i = 1,6 м/с²

М = (140,3+11,56)/9,81 = 15,5 т с²/м

Vp = 1,88(1 – 18,5/100) = 1,53 м/с

Ni = (15,5·9·1,88·1,6·1,53)/151,9 = 4,23 кВт

Ne = 0,8·121 = 96,8 кВт

Nтр = 96,8· (1 – 0,85) = 14,52 кВт

Nn = (140,3+11,56·1) ·0,15·1,53 = 34,86 кВт

Nv = (96,8 – 14,52) ·18,5/100 = 15,22 кВт

Рк = [96,8 – (14,52+34,86+15,22+4,23)] = 18,3 кН

1,53

Ркас = 18,3 + (140,3+11,56·1) ·(0,15+(-0,5)) = 34,85 кН (вниз по склону)

Рсц = 1·140,3·0,2 =28,06 кН

Рсц < Ркас 28,06 < 34,85 – условие не выполняется, тогда пересчитываем тяговое усилие по формуле:

Рк=λ1*Gт*µ- (Gт+Gм* λ)(f*sinα)

Рк=1*140,3*0,2-(140,3+11,56*1)(0,15+(-0,5))=25,09кН

Ркас =25,09 +(140,3+11,56*1)(0,15(-0,5))=25,06кН

Рсц = 1·140,3·0,2 =28,06 кН

Ркас < Рсц 25,06 < 28,06- условие выполняется.

4. Расчет состава МТП.

Расчет состава МТП включает в себя расчет производительности тракторных агрегатов и расчет потребного количества техники для выполнения заданного объема работ.

4.1. Расчет производительности агрегатов.

Сменная производительность агрегатов Wсм, га/см определяется по формуле:

Wсм = 0,36·В·Vт·Тсм·Kv·Kв·Кт,га/см (15)

где В – конструктивная ширина захвата, м:

В = Lср 1Пп (16)

где Lср – среднее расстояние между срединами соседних полос, 3…5 м.;

Пп – число проходов агрегата по одной полосе, Пп = 1;

Тсм – продолжительность рабочей смены;

Кv – коэффициент использования рабочей скорости:

Кv = (1-б) · (1-Лкр) (17)

б – коэффициент буксования, б = 15%;

Лкр – коэффициент криволинейности хода трактора, Лкр = 0,05…0,3;

Кв – коэффициент использования конструктивной ширины захвата:

Кв = 1,1 – для плугов;

Кв = 1,0 – для сеялок сажалок борон;

Кв = 0,9 – для опрыскивателей;

Кт – коэффициент использования рабочего времени, Кт = 0,8…0,9;

Vт – теоретическая скорость движения, м/с.

4.1.1. Расчет производительности Т-170+ПЛП-135+СЛП-2

Wсм = 0,36·В·Vт·Тсм·Kv·Kв·Кт, га/см

В =2,75м

Vт = 1,43 м/с

Тсм = 8 ч

Кv = (1-0,10) · (1-0,08) = 0,75

Кв = 1,1

Кт = 0,9

Wсм = 0,36·2,75·1,43·8·0,75·1,1·0,9 = 8,41 га/см

4.1.2. Расчет производительности Газ-66+ЛАГО-У

В = 50м

Vт = 0,62 м/с

Тсм = 8 ч

Кv = 0,9

Кв = 0,9

Кт = 0,85

Wсм = 0,36·50·0,62·8·0,9·0,9·0,85 =61,47 га/см

4.2. Расчет количества агрегатов для выполнения всего объема работ

Количество агрегатов, n необходимое выполнения заданного объема работ, определяется по формуле:

n = S/(Dp·Wсм· асм·Кг) (18)

где S – общая площадь, подлежащая данному виду обработки, га;

Dp – количество рабочих дней:

Dp = Dk- Dв (19)

где Dk – календарные сроки выполнения данной операции;

Dв – количество выходных дней в этот период;

асм – коэффициент сменности:

а см = Тр/Тсм (20)

Тр – продолжительность дня в течение суток, ч, Тр = 16

а см = 16/8 = 2

Кг – коэффициент технической готовности техники.

Количество машино-смен, необходимых для выполнения данного объема работ, рассчитывается по формуле:

Ms = S/Wсм (21)

где S – общая площадь, подлежащая данному виду обработки, га;

Wсм – сменная производительность агрегата, га/смену;

Количество машино-смен для Т-170:

Мs = 116/16,8 = 8

Количество машино-смен для ПЛП-135:

Мs = 116/18,2 = 6

Количество машино-смен для СЛП-2:

Мs = 116/ 18,3= 6

Количество машино-смен для Газ-66:

Мs = 700/61,47= 6

Количество машино-смен для ЛАГО-У