ВСТУП

Ліс відіграє дуже важливу функцію в житті людини, він є джерелом такої цінної сировини, як деревина. Окрім цього, ліс також виконує рекреаційну, оздоровчу, захисну та інші функції.

Лісозаготівельна промисловість – високомеханізована галузь народного господарства України. Ефективне використання лісових угідь під час заготівлі деревини можливе лише за рахунок комплексної механізації технологічних процесів з широким використанням енергетичних і транспортних засобів (спеціальні трактори-комбайни, що виконують валку дерев, трелювання та вивезення деревини, лісовозні автомобілі, тягачі і т.д.). Умови експлуатації тракторів і автомобілів на лісозаготівлях надзвичайно різноманітні, тому вимоги до експлуатаційних якостей даних машин постійно зростають. Вплив окремих експлуатаційних якостей на ефективність роботи тракторів і автомобілів дозволяють оцінити їх показники, щоб проводити удосконалення цих машин.

Курсовий проект є заключним етапом вивчення курсу „Трактори і автомобілі”. Він включає в себе компонування тракторів і автомобілів, обґрунтування та вибір їх основних параметрів, а також аналіз основних експлуатаційних властивостей.

Основні завдання курсового проекту полягають в:

- закріпленні теоретичних та інженерних основ курсу;

- накопиченні навиків самостійної роботи, які дозволяють більш глибоко вивчити курс;

- набутті досвіду виконання інженерно-технічних розрахунків, обґрунтуванні прийнятих рішень та їх аналізі;

- розширенні досвіду використання спеціальної літератури, стандартів, каталогів, довідників та інших інформаційних джерел.

1. Загальна компоновка проектованих машин

1.1. Загальна компоновка гусеничного і колісного тракторів

1.1.1. Визначення експлуатаційної маси

Під час визначення маси проектованого трактора слід розрізняти конструктивну (суху) масу m_к і експлуатаційну (повну) масу m_е.

Під конструктивною розуміють масу трактора в не заправленому стані, без тракториста, інструментів, додаткового обладнання і баласту.

В експлуатаційну масу, порівняно з конструктивною, входить маса паливозмащувальних матеріалів, охолоджувальної рідини, баласту, частини або всієї агрегатованої машини, яка навішується на трактор, а також маса водія.

Експлуатаційну масу трактора m_е визначаємо, виходячи із умов роботи тракторного агрегату, середній опір агрегатованих машин якого дорівнює номінальному зусиллю на гаку. З урахуванням тимчасових випадкових перенавантажень дотична сила тяги трактора F_д під час роботи на горизонтальній поверхні визначається [2]:

кН,

де Δlim – коефіцієнт можливого перенавантаження, (згідно з рекомендаціями [2],стор. 154); F_г.н. – номінальне (тягове) зусилля на гаку, F_к – сила тяги, що витрачається на деформацію ґрунту і створення колії, Н; f – коефіцієнт опору коченню ([10], табл. 4.1, ст. 150, додаток 2); – прискорення вільного падіння, = 9,81 м/с².

Для спеціальних тракторів коефіцієнт можливого перенавантаження Δlim вибирають також із умови роботи на одній із регламентованих операцій.

Наприклад, для трелювального трактора регламентованою операцією для вибору експлуатаційної маси є трелювання деревини задерненим покриттям.

Окрім цього дотична сила тяги трактора може бути визначена за наступною формулою:

,

де λ₁ – коефіцієнт навантаження ведучих коліс (λ₁ = 1 для всіх гусеничних і колісних тракторів зі всіма ведучими колесами);

– коефіцієнт зчеплення, допустимий за умовами зчеплення i агротехнічними вимогами.

Тоді

;

кг,

Враховуючи значний перерозподіл навантаження між передніми і задніми колесами під час роботи трактора, виконаного за схемою 4×2, з великим тяговим опором, λ₁, ведучих коліс приймають рівним 0,80...0,85.

Вибираючи коефіцієнт зчеплення , слід враховувати наступне. Із теорії взаємодії рушія трактора з ґрунтом відомо, що коефіцієнт зчеплення залежить від буксування. В свою чергу, буксування трактора негативно впливає на структуру поверхневих шарів ґрунту. Під час сильного буксування ґрунт суттєво ущільнюється, утворюються колії великої глибини. Все це негативно впливає на ріст рослинності. Окрім цього, підвищене буксування негативно впливає на загальний ККД і економічні властивості трактора. Тому агротехнічними вимогами встановлені граничні значення коефіцієнта буксування, які наведені в додатку 2.

Значення коефіцієнтів, які входять у формулу зчіпної маси, для різноманітних режимів роботи і ґрунтових умов наведені в [10], (табл. 4.1, ст. 150).

1.1.2. Ваговий аналіз гусеничного трактора

Завданням вагового аналізу гусеничного трактора є перевірка середнього статичного тиску гусеничного рушія на ґрунт і визначення координат центра ваги трактора, а також визначення кутів статичної поздовжньої і поперечної стійкості. Середній тиск на ґрунт гусеничного трактора рівний:

, МПа

де G – власна експлуатаційна вага трактора, кН; L_оп і d – довжина опорної поверхні і ширина гусениці, м.

Довжина опорної поверхні і ширина гусениці базового трактора, як правило, наведені в технічній характеристиці (додаток 6). За відсутності даних про довжину опорної поверхні її можна визначити залежно від бази трактора Б і кроку гусениці . Для лісових тракторів

, м.

Середній тиск на ґрунт не повинен перевищувати допустимого значення 0,040...0,055 МПа. Якщо середній тиск більший допустимого, то необхідно переглянути загальну компоновку машини і перевірити можливість застосування більш легкого варіанту технологічного обладнання або змінити розміри гусеничного рушія базового трактора. Найперше варто перевірити можливість збільшення ширини гусениці d, виходячи з вимоги забезпечення заданого значення q_cp. В цьому випадку необхідно мати на увазі, що існує деяке оптимальне співвідношення між довжиною опорної поверхні і шириною гусениці L_оп/d, яке забезпечує найвищі тягово-зчіпні властивості машини.

Для гусеничних тракторів, які працюють на мінеральних ґрунтах, це співвідношення перебуває в межах 5,0...6,3, а для машин загального призначення – 4,0...5,0.

Задаючись цим співвідношенням (L_оп/d) і середнім тиском q_cp можна визначити потрібну ширину гусениці:

, м.

Якщо збільшення ширини гусениці не забезпечує необхідного зменшення середнього тиску на ґрунт, то площу опорної поверхні можна збільшити за рахунок збільшення бази гусеничного трактора. В цьому випадку, з метою уніфікації, бажано використовувати ланки гусениці базового трактора. База і довжина опорної поверхні можуть бути збільшені тільки на величину, яка є кратною кроку гусеничної ланки, тобто

, м;

, м, м

де L'_on, Б' – довжина опорної поверхні і база модернізованої машини, м; l – крок гусеничної ланки базового трактора, м.

Необхідно пам’ятати, що зміна бази машини пов’язана зі значно більшими витратами, ніж зміна ширини гусениці. Окрім того, між базою Б і колією В гусеничного трактора існує деяке оптимальне співвідношення, яке для лісових машин знаходиться в межах Б/В = 1,35...1,45. Тому після збільшення бази трактора необхідно перевірити це співвідношення

1.1.3. Ваговий аналіз колісного трактора та визначення координат центра ваги колісного і гусеничного трактора

Координати центра ваги колісного трактора визначають з врахуванням координат центра ваги окремих їх агрегатів і частин.

Для колісного трактора координати центра ваги визначаються залежностями:

,

де h – висота центра ваги трактора від опорної поверхні; a, b – відстань від центра ваги до осей відповідно переднього і заднього мостів; L – база трактора; G_Д, G_КП, G_ПМ, G_ЗМ, G_К – вага відповідно двигуна, коробки передач, переднього моста, заднього моста і кабіни трактора; Z_Д, Z_КП, Z_ПМ, Z_ЗМ, Z_К – координати центрів ваги відповідно двигуна, коробки передач, переднього моста, заднього моста і кабіни трактора; X_Д, X_КП, X_ПМ, X_ЗМ, X_К – поздовжні координати центра ваги відповідно двигуна, коробки передач, переднього моста, заднього моста і кабіни трактора. Знаючи координати центра ваги трактора, можна визначити і навантаження на його осі за формулами:

Остаточні значення координат центру ваги та навантаження на осі трактора слід приймати з врахуванням типу трактора (монорамний або з шарнірно-зчленованою рамою), його колісної формули, а також призначення.

Координати центру ваги гусеничного трактора визначають, виходячи з аналогічних міркувань.

1.1.4. Вибір шин колісного трактора

Під час вибору шин колісного трактора слід враховувати майбутні умови експлуатації машини, колісну формулу, а також навантаження на колесо. В цьому випадку необхідно передбачувати можливість довантаження коліс трактора технологічним обладнанням, з яким він може агрегатуватися.

Для вибраних шин в пояснювальній записці необхідно навести їх технічну характеристику.

Перевірку відповідності вибраних шин слід проводити за найбільш навантаженими колесами, навантаження яких складе:

Н;

Н,

де r_i – навантаження на i - ту вісь машини, кН.

Якщо номінальна вантажопідіймальність шини менша навантаження r_i, то слід розглянути питання про встановлення шин більшої вантажопідіймальності або змінити компонування трактора. В окремих випадках можна розглянути можливість зменшення вантажопідіймальності.

Для збільшення прохідності і збереження рослинного покриву на лісових машинах встановлюють шини з тиском повітря 0,08...0,12 МПа.