3.11. Научно-исследовательская часть проекта

Для студентов дневного отделения руководитель проекта может предложить студенту разработку дополнительного научно-исследовательского раздела.

Научно-исследовательская часть проекта может включать в себя как теоретические, так и экспериментальные исследования, соответствующие заданию на курсовой проект.

Теоретические исследования устанавливают закономерности изменения тех или иных величин в зависимости от возможных колебаний исходных данных. Кроме того, теоретические исследования могут носить и реферативный характер и служат, в этом случае, обоснованием для конструктивных изменений тех или иных узлов и элементов заданного для разработки механизма, станка или установки. Полученные материалы могут быть использованы в дальнейшем для разработки конструктивной части дипломного проекта.

Экспериментальные исследования проводятся в лаборатории или на производстве в период производственной практики.

Содержание задания и даже сама тема проекта могут уточняться руководителем практики в зависимости от возможности проведения необходимых исследований.

Научно-исследовательская часть курсового проекта в пояснительной записке выделяется в отдельный раздел или подраздел. В графической части проекта результаты исследований могут быть представлены на отдельном чертеже.

4. Методика расчетов основных параметров лесозаготовительного оборудования по темам 0 —9 курсового проекта

4.1. Машины для очистки деревьев от сучьев (тема 0)

4.1.1. Для определения усилия срезания сучка, рис. 1,а Р_mах(Н) в зависимости от его диаметра d_с(м), породы дерева и угла резания в зависимости от его диаметра d_c (м), породы дерева и угла резания может быть использована эмпирическая формула (при 0,12 м>d_с>0.04м)

(1)

где — поправочный коэффициент, учитывающий породу (сосна = 1,0; ель—1,3; береза—1,8); —поправочный коэффициент, учитывающий величину угла резания

Рис. 1. Срезание сучьев жесткими ножами: а) схема резания сучка; б) график для определения максимального усилия; в) механизм протаскивания с канатной тягой; г) механизм протаскивания (захват) двухцепным транспортером

При протаскивании дерева через сучкорезную головку с двумя рядами ножей (основных и зачищающих) для первого ряда ; ДЛЯ второго ряда ; где - наибольшее количество одновременно срезаемых сучьев наибольшего диаметра.

Максимальное усилие действует на ножи кратковременно.

Значение
, м	0,04-0,08	0,09-0,12
Хвойные Е, С,	4	1,5
Лиственные Б, Ос	2

Для расчета мощности следует принимать среднее значение усилия резания

Усилие прижатия каждого ножа к поверхности ствола дерева определяется усилием отжима Р₀ при значении заднего угла ножа :

4.1.2 В общем случае среднее значение усилия протаскивания (подачи) дерева (Н)

₍₂₎

где F_T — сила трения ножей о поверхность ствола, Н; W_T—хила собственных сопротивлений протаскивающего устройства с комлем дерева в захвате, Н.

Значение суммы и зависит от соотношения расстояния между режущими кромками ножей и расстояния между мутовками сучьев обрабатываемого дерева. Учитывая, что в действительности имеет место несовпадение по времени контакта ножей, а следовательно, и действия усилий P1 и P2 расчетная величина усилия протаскивания будет:

, (3)

, (4)

где — коэффициент трения ножа по коре, ; z — количество ножей в сучкорезной головке.

Значение суммы и зависит от соотношения расстояния между режущими кромками ножей L_H первого и второго ряда и расстояния между мутовками сучьев L_M обрабатываемых деревьев. Для уменьшения величины общего усилия протаскивания это соотношение должно обеспечивать несовпадение по времени действия усилии P1 и P2

, (5)

где L_H—расстояние между режущими кромками ножей, м; n — целое положительное число (1; 2; 3...); L_M—расстояние между мутовками сучьев, м; L_M = 0,24 — 0,27 м для ели и L_M = 0,34 — 0,37 м для сосны.

4.1.3 Усилие от собственных сопротивлений протаскивающих механизмов с комлем дерева в захвате

Протаскивающий транспортер (сучкорезная установка типа ПСЛ-2):

_{, (6)}

Гусеничный механизм (сучкорезная установка типа ЛО-69), рис. 5, д

₍₇₎

, (8)

Каретка с канатной тягой (машина типа ЛП-30, ЛП-33), рис. 1,в

₍₉₎

где Q — вес среднего дерева, Н; G_k —вес каретки, Н; — коэффициент трения в подшипнике колес каретки, d_n — диаметр подшипника колес каретки, м; f — коэффициент трения качения колес по направляющим, м; d_K — диаметр колеса каретки, м; —вес одного метра цепи, Н; —длина транспортера, м; —вес одного мeтpa гусеницы, Н; — длина гусеницы, м; — усилие прижатия гусеницы, Н; — коэффициент сцепления гусениц со стволом, = (0,3 ... 0,4) зимой, (0,4 ... 0,5) летом.

4.1.4. Мощность двигателя протаскивающего устройства

, (10)

где — скорость рабочего хода протаскивающего устройства, м/с; — КПД передач от двигателя к приводу захватного устройства.

4.1.5. Наибольшая величина усилия в тяговом органе протаскивающего устройства определяется при срезании сучьев максимального диаметра с учетом инерционных сил:

₍₁₁₎

(12)

где — масса каретки захвата, кг; — масса дерева наибольших размеров, кг; — ускорение (замедление) хода каретки в момент срезания сучьев, м/с²:

(13)

(14)

где — коэффициент снижения скорости подачи при срезании сучьев (для цепных транспортеров с электроприводом =0,85, для канатной тяги =0,75); и — скорость рабочего хода протаскивающего устройства, м/с; t_c — время срезания сучка наибольшего диаметра, с.

Средняя величина усилия протаскивания используется при расчете потребной мощности привода протаскивающего устройства, а наибольшее значение усилия — при расчетах узлов и элементов сучкорезной машины на прочность.

4.1.6. При протаскивании дерева барабаном лебедки с гидроприводом расчет канатоблочной системы производится обычным порядком, см. формулы (3.2) ... (3.4) в [1].

Для протаскивающего устройства бесконечным канатом с канато-ведущим барабаном (рис. 1,в) расчетным параметром является величина монтажного натяжения каната S_M (Н), которая определяется исходя из формулы Эйлера.

(16)

Отсюда (17)

где 1,5 — коэффициент надежности; е — основание натуральных логарифмов, е=2,72; — коэффициент трения каната по барабану, = 0,2...0,25; а — угол обхвата барабана канатом в радианах,

Двухцепной протаскивающий транспортер стационарной сучкорезной машины имеет две захватные каретки. Расчетная схема захватного устройства приведена на рис. 1,г. Зажимные ролики сидят на своих осях с некоторым эксцентриситетом, что обеспечивает самоподжим (заклинивание) комля дерева при рабочем ходе каретки в момент срезания сучьев. Усилие зажима ствола дерева эксцентриковыми рифлеными роликами при срезании сучьев (Н)

(18)

(19)

где —наибольшее усилие при срезании сучьев, Н; — коэффициент сцепления зажимных роликов с поверхностью ствола, = 0,5...0,55; — угол подъема поверхности зажимного ролика; — угол трения на поверхности роликов, = 24...27°; — угол трения в подшипниках оси роликов, =4...5°, с — эксцентриситет оси зажимного ролика, мм; — диаметр роликов, мм; ф — угол поворота зажимных роликов от исходного положения до момента зажима ствола, = 26 — 50°.

Для гусеничного протаскивающего механизма (рис. 5,(д) усилие прижатия гусениц (захвата) к стволу дерева (Н) будет определяться по формуле

, (20)

где — коэффициент сцепления гусениц со стволом, = 0,3... 0,4 зимой, 0,4... 0,5 летом.

4.1.7. Бесстружечное резание ножами кроме срезания сучьев может применяться также и при поперечной разделке вершинок и мелкотоварных хлыстов. Необходимое усилие на ноже Р_р (Н) при перерезании круглых лесоматериалов диаметром d (м) определяется по формулам

₍₂₁₎

₍₂₂₎

При толщине ножа (м) 0,008<S<0,015 коэффициент =0,2 + 100S, коэффициент = 1 при положительной температуре, а при отрицательной = 1,2... 1,3.