685
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к курсовому проекту для студентов специальности 170400
Воронеж 2002
2
УДК 630.65.011.54
Бартенев И.М. Технология и оборудование лесного хозяйства Методические указания к курсовому проекту для студентов специальности 170400./И.М. Бартенев, В.И. Вершинин, В.А. Смирнов. Воронеж: Воронеж. гос. лесотехн. академ. 2002. 31с.
Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТА
Рецензент д-р техн. наук, проф. ВГАУ К.Р. Казаров
Научный редактор д-р техн. наук И.М. Бартенев
3
Курсовой проект по дисциплине «Технология и оборудование лесного хозяйства» предусматривает разработку Проекта комплексной механизации лесохозяйственных работ в___________________________________________
______________________лесхозе на_______________________________год. Курсовой проект выполняется на основании индивидуального задания,
получаемого от преподавателя. В бланке задания указываются:
а) название предприятия, для которого составляется проект. Как правило, указывается то предприятие, на котором студент проходил 1-ю производственную практику;
б) виды и объем лесохозяйственных работ, на основании которых должен быть составлен проект;
в) характеристика объектов работ; эти данные записываются в виде индексов в вертикальных графах (4-9) бланке задания. Значения индексов расшифрованы в прил. 1.
Типам участков здесь соответствует индекс 1, типам почв – индекс 2 и т.д. Например, если при подготовке почвы под лесные культуры в графах задания записаны индексы 1.2; 2.4; 3.4; 4.2; 5.2; 6.3, то это соответствует следующей характеристике участка: свежая ( слабо захламленная) вырубка (1.2) с числом пней 400…600 шт. на 1 га (2.4), с диаметром их 30…40 см (3.4), почвы средние (4.2) по трудности обработки, свежие (5.2), с сильной травянистой растительностью (6.3);
г) наименование одного вида механизированных работ, для которого в проекте необходимо разработать детальную технологию.
Студентам, выполняющим научно-исследовательскую и конструкторскую работу в области лесохозяйственных машин, в этой части задания может быть предложена разработка конструктивно-технологической схемы машин, над которой он работает;
д) дата выдачи задания и срок сдачи курсового проекта на проверку. На основании полученного задания студенты устанавливают перечень
технологических операций, которые должны быть выполнены по каждому виду работ, подбирают для каждой операции соответствующие машины и механизмы, определяют необходимое количество машинной техники для выполнения указанных объемов работ, составляют график загрузки машиннотракторного парка, проводят детальную разработку одной из технологических операций машинными агрегатами, составляют конструктивнотехнологическую схему машины.
Курсовой проект представляется в виде расчетно-пояснительной записки и трех листов чертежей.
Расчетно-пояснительная записка содержит следующие разделы: Введение 1 Краткая характеристика хозяйства.
2Разработка технологической карты механизированных лесохозяйственных работ.
3 Расчеты по комплектованию машинно-тракторных агрегатов.
4
4 Расчет количества тракторов и лесохозяйственных машин, составление графика загрузки тракторов.
5 Технология и организация конкретной технологической операции.
В графическую часть проекта включены следующие чертежи:
1 Технологическая карта. 2. Проходимость трактора на лесокультурной площади - формат А4 (297х210).
2 Схема агрегата 0 формат А1 (594х840).
3 Технологическая карта 3. Схема регулировки орудия - формат А4 (297х210) или А3 (297х420).
4 Схема движения агрегата на участке – форматА3 (297х420).
ВВЕДЕНИЕ
Во введении должны быть отражены задачи лесного хозяйства страны. Здесь же должны быть приведены материалы, характеризующие уровень механизации работ в отрасли, подчеркнута важность высокопроизводительного использования техники для успешного выполнения заданных объемов работ.
Взаключительной части введения указывается конкретная цель выполнения данного курсового проекта.
1 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХОЗЯЙСТВА
Всодержание этого раздела включаются основные сведения о хозяйстве, собранные в период прохождения 1-й производственной практики. К ним относятся:
1.1 Графическое положение хозяйства и почвенно-климатическая характеристика района его деятельности.
1.2 Краткие сведения о лесных насаждениях: размерах площадей, преобладающих породах, густоте насаждений и т.п.
1.3 Сведения о применяемой в хозяйстве технологии механизированных лесохозяйственных работ. Приводятся данные о технологии выращивания лесных культур на открытых площадях и вырубках, на песчаных массивах, на горных и овражно-балочных склонах; излагаются сведения о технологии лесорасчистки, защиты леса от болезней и вредителей, борьбы с пожарами, рубок ухода за молодняками, мелиоративных мероприятий и т.д.
1.4 Материалы, характеризующие показатели использования машинной техники в указанном лесхозе.
2 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЫ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАБОТ
Материалы этой главы должны быть представлены в виде технологической карты 1 (табл.1) и краткой пояснительной записки. В записку включаются: характеристика рабочих объектов, виды и объемы работ; перечень тех-
5
нологических операций по каждому виду работ, предусмотренных заданием, агротехнические показатели, характеризующие качество работ, перечень средств механизации, необходимых для выполнения каждой операции.
Порядок разработки технологической карты №1 следующий.
2.1Составляется характеристика объектов работ. На основании соответствующих индексов задания в табл. 1 вписываются показатели, характеризующие лесорастительные условия объекта (графы 2…7).
2.2Составляется перечень технологических операций, подлежащих выполнению по каждому запланированному объекту (графа 8).
Подбор технологических операций, а также тяговых лесохозяйственных машин для большинства запланированных объектов проводится на основании технологических карт, рекомендуемых для различных зон и представленных в «Системе машин для комплексной механизации лесохозяйст-
венного производства» [4, 5]. Для предварительных расчетов можно воспользоваться также технологическими картами: табл. п.1; п.2 и п.3 (Прил. 2).
При составлении графы 9 следует учесть, что заданием на курсовое проектирование предусматривается выполнение работ, запланированных на один текущий год. Например: а) подготовка участка и обработка почвы под лесные культуры следующего года; б) посадка леса и агротехнический уход за этими культурами в течение запланированного сезона; в) уход за лесными культурами прошлых лет и др. Поэтому из соответствующих технологических карт, имеющихся в «Системе машин для комплексной механизации лесохозяйственного производства» [4, 5] необходимо выбрать только те операции, которые следует провести в текущем году.
Вприл. 2 в обобщенном виде дан перечень работ и операций (отмечены индексом х), которые могут быть рекомендованы для предварительного планирования необходимых мероприятий и операций на объектах: на вырубках – табл. П.1, на овражно-балочных и горных участках – табл. П.2, на открытых площадях и в защитном лесоразведении – табл. П.3. Так из табл. П.1 следует, что на вырубках с дренированными почвами и с числом пней более 600 шт./га, на текущий год следует запланировать: расчистку участка с удалением пней полосами шириной 2…2,5 м, с расстоянием между центрами полос до 5 м, и нарезку плужных борозд. На аналогичных вырубках с числом пней менее 600 шт./га проводят только нарезку борозд.
Втекущем году на открытых площадях с тяжелыми суглинистыми и глинистыми почвами под лесные культуры следующего года необходимо запланировать (табл. П.3) следующие операции: сплошную вспашку почвы на глубину 27…30 см, послойную 3-кратную культивацию пара, осеннюю перепашку пара.
За более подробной информацией о технологии выполнения работ на
заданных объектах следует обращаться к специальной литературе [1, 4, 5]
Таблица 1
6 |
Технологическая карта №1 |
агрегата |
|
Маркамашин(орудия) |
13 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Состав |
|
Маркатрактора |
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
дурядий),м |
11 |
|
|
меж- |
полосами(величина |
||
показатели |
Средниерасстояниямежду |
|
||
|
|
|
||
|
(борозд,лент),м |
10 |
||
|
Ширинаполос |
|||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Агротехнические |
|
Глубинаобработки,см |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
операций |
8 9 |
|
технологических |
Перечень |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
сти |
7 |
растительно- |
травянистой |
Густота |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
Влажностьпочвы |
|
|
Почвы |
|
|
|
|
|
обработки) |
5 |
||
Типпочвы(потрудности |
||||
|
|
|
|
|
расти- |
|
|
|
4 |
Древеснокустарниковая тельность |
|
ревьев),см |
|
|
Среднийдиаметрпней(де- |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
на1га |
3 |
|
Количествопней(деревьев) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
Типучастка |
2 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
Наименованиеобъектов |
|
||
|
|
|
|
|
7
2.3Уточняются данные о состоянии почвенной среды, а также о дре- весно-кустарниковой и травянистой растительности на участке после выполнения каждой операции (осушения, полосной расчистки и раскорчевки, вспашки, культивации и т.д.), эти данные должны быть отражены в характеристике последующих операций в соответствующих разделах проекта.
2.4Составляются агротехнические показатели на проведение механизированных работ по каждой запланированной операции ( графы 9, 10, 11) так же, как глубина обработки почвы (посев семян, посадка растений), ширина обрабатываемых полос (борозд, рядов) и некоторые другие. Эти показатели должны выбираться так, чтобы они обеспечивали создание наилучших условий для роста и развития выращиваемых лесонасаждений и давали возможность более рационально использовать имеющуюся технику.
При составлении агротехнических требований используют материалы, изложенные в литературе [1, 3, 4, 6].
2.5Для каждой технологической операции производят подбор тяговых средств, лесохозяйственных машин и орудий (графы 12 и 13).
При подборе тяговых средств следует в первую очередь использовать специальные тракторы, учитывая их проходимость на объектах и возможность более полного использования тяговой мощности. Так для работы на вырубках целесообразно применять гусеничные лесохозяйственные тракторы ЛХТ-55, ЛХТ-100, ЛХТ-4, трелевочный трактор ТДТ-55А, а на склонах – тракторы ДТ-75К, МТЗ-82К; на заболоченных участках – ДТ-75Б, Т- 100МБГС, Т-130Б; на открытых площадях – Т-130М, Т-4А, Т-150К, ДТ-75М, Т-700, МТЗ-80, МТЗ-82, ЮМЗ-6Л, Т-40А, Т-30, Т-16М и др. Однако при проектировании необходимо избегать большой разномарочности тракторов и машин в хозяйстве, так как это приводит к значительным трудностям при организации их эксплуатации, технического обслуживания и ремонта.
Практика показывает, что в хозяйстве целесообразно иметь не более 2- 4 марок тракторов.
При выборе тракторов и лесохозяйственных машин и орудий необходимо использовать справочную литературу [1, 3, 4, 5, 6,7].
3 РАСЧЕТ ПО КОМПЛЕКТОВАНИЮ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ
После составления технологических карт выполняются тяговые расчеты, целью которых является определение количества лесохозяйственных машин в каждом агрегате, при котором обеспечивается максимальное использование тяговой мощности трактора.
Расчеты сводятся в табл. 2.
3.1Для каждой технологической операции выбирается скорость движения агрегата [1, 3].
3.2Определяется тяговое усилие трактора для принятой скорости дви-
жения.
Таблица 2
8 Тяговые расчеты агрегатов
Наименованиеработ и операций |
трактораМарка л.Марка-х. машины |
Скоростьдвижения, м/с |
Тяговоеусилие трактора, даН |
Глубинаобработки почвы, см |
Шириназахвата, см, м |
Удельноесопротивление, даН/см |
Рабочеесопротивление мадаНшины, Сопротивлениесцепки, даН |
Количествомашин в агрегашт.те, |
Полноесопротивление агредаНгата, Коэффициентзагрузки трактора |
|
|
|
|
|
|
даН/м, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
Тяговое усилие рассчитывают по мощности двигателя и по специальным свойствам трактора.
а) Тяговое усилие по мощности находят по формуле
|
|
|
Ркр |
102 Nэф ηмех |
− Gтр (f + i), даН, |
(3.1) |
|||
|
|
|
= |
|
|
|
|||
|
|
|
υ |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
Nэф – эффективная мощность двигателя трактора, кВт; |
|
|||||||
|
υ - скорость движения трактора, м/с; |
|
|||||||
|
η - механический коэффициент полезного действия трансмиссии |
||||||||
|
|
трактора (0,86-0,92); |
|
|
|
|
|||
|
Gтр - вес трактора в заправленном состоянии, даН; |
|
|||||||
|
f – коэффициент сопротивления движению (качению) трактора, |
|
|||||||
|
f=0,1…0,2 /1, 3, 7/; |
|
|
|
|
||||
|
i= 0,03…0,06. |
|
|
|
|
|
|
||
|
б) Для расчета тягового усилия по сцепным свойствам используется |
||||||||
выражение |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
P |
= G/ ψ − G |
тр |
(f + i), даН, |
(3.2) |
||
|
|
|
кр |
|
тр |
|
|
|
|
где |
G/ |
|
- сцепной вес трактора в даН. Для гусеничных тракторов, а также |
||||||
|
тр |
|
|
|
|
|
|
|
|
для колесных со всеми ведущими колесами G/тр равен полному весу трактора; для колесных тракторов с задними ведущими колесами – 2/3
Gтр ;
Ψ- коэффициент сцепления трактора с почвой, зависит от состояния и типа почвы, а также от конструкции ходового аппарата трактора [1, 3, 7].
Из двух найденных значений Ркр выбирают минимальное.
9
Пример. Определить тяговое усилие трактора ДТ-75 и МТЗ-80 на вспашке пустырей. Почва суглинистая, степень покрытия травянистой растительностью средняя, рельеф слабоволнистый с уклонами и подъемами до 20.
При вспашке таких площадей используются плуги общего назначения
при скорости движения 1,1…2,1 м/сек. |
|
|
Исходные данные для расчетов |
|
|
Марки тракторов |
ДТ-75 |
МТЗ-80 |
Скорость движения и передача |
(1) |
(II) |
Мощность двигателя Nэф |
58,9 кВт |
55,2 кВт |
Механический коэффициент полезного |
|
|
действия трансмиссии ηмех |
0,87 |
0,91 |
Вес трактора Gтр |
6000 даН |
3090 даН |
Коэффициент сопротивления |
|
|
движению трактора f |
0,17 |
0,16 |
Тангенс угла подъема местности |
|
|
i (при угле 200) |
0,035 |
0,035 |
Коэффициент сцепления ходового |
|
|
аппарата с почвой Ψ |
0,8 |
0,6 |
Тяговое усилие трактора ДТ-75, рассчитанное по мощности двигателя (формула 1), равно 2254 даН, а по сцепным свойствам (формула 2) – 3570 даН. Минимальным является тяговое усилие, найденное по мощности двигателя трактора (2254 даН), которое и принимают для дальнейших расчетов.
Тяговое усилие трактора МТЗ-80, рассчитанное по мощности двигателя, равно 3703 даН, а по сцепным свойствам – 633 даН, то есть минимальным является тяговое усилие трактора, найденное по сцепным свойствам ходовой части (363 даН), его и используют в следующих расчетах.
3.3 Рассчитывают рабочее сопротивление R лесохозяйственных машин: а) плугов:
|
Rпл = Кр а в , даН, |
(3.3) |
где |
К0 – удельное сопротивление плуга, даН/см2 [1, 3, 7]; |
|
|
а – глубина обработки почвы, см; |
|
|
в – ширина захвата плуга, см. |
|
|
б) Машина для дополнительной обработки почвы (борон, культивато- |
|
ров, рыхлителей): |
|
|
|
Rq = K в , даН, |
(3.4) |
где |
К – удельное сопротивление машины, даН/м [1, 3, 7]; |
|
|
в – ширина захвата машины, м; |
|
|
в) культиваторов для междурядной обработки почвы: |
|
|
в случае седлания рядков |
|
|
Rм = К (в − 2lm), даН, |
(3.5) |
где l - ширина защитной зоны с каждой стороны ряда лесных культур, м; m – число рядов, обрабатываемых за один проход;
г) сеялок:
10 |
|
Rс = Rсош + Rп , даН, |
(3.6) |
где Rсош – суммарное сопротивление сошников, даН [1, 3, 7]; |
|
Rп – сопротивление сеялки перемещению; |
|
Rп = Gc f , даН, |
(3.7) |
здесь Gс – вес сеялки, даН;
f – коэффициент сопротивления перекатыванию; (f=0,2).
Рабочее сопротивление лесопосадочных машин трудно поддается расчету и поэтому данные о нем, полученные экспериментальным путем, берут из литературных источников [1, 7]. Рекомендуется при посадке леса на открытых площадях на средних почвах рабочее сопротивление однорядной сажалки принимать равным 400 даН, на легких и супесчаных почвах – на 10…15 % ниже, а на тяжелых – на 10…15 % выше. На нераскорчеванных вырубках рабочее сопротивление одной лесопосадочной машины в среднем равно 1300 даН.
3.4 Определяют число машин в агрегате по формуле
n = Pкр ηисп − Rсц ,
R
где Ркр – тяговое усилие трактора, даН; ηисп – коэффициент использования силы тяги трактора.
Для большинства видов работ ηисп=0,8…0,95; Rсц – сопротивление сцепки, даН,
которое равно
Rсц = Gсц fсц , даН,
(3.8)
(3.9)
здесь Gсц – вес сцепки, даН;
f – коэффициент сопротивления сцепки перекатыванию (f=0,2) /1, 3/;
R – рабочее сопротивление машины, даН.
В результате расчетов, как правило, получается дробное число машин, которое необходимо округлить в меньшую сторону, повышая этим запас мощности. Кроме того, установленное расчетами количество машин в агрегате следует скорректировать, имея в виду, что к трактору можно присоединить не более трех навесных машин. Необходимо учитывать также условия проходимости агрегатов. На целом ряде объектов (на нераскорчеванных вырубках, под пологом леса и т.д.) из-за низкой проходимости агрегата к трактору может быть присоединена только одна машина, хотя вполне вероятно, что при этом он будет загружен не полностью.
3.5 Рассчитывают коэффициент загрузки трактора
К3 = |
|
Rагр |
, |
(3.10) |
|
Ркр |
|||
|
|
|
|
|
где Rагр – полное сопротивление агрегата, оно равно |
|
|||
Rагр |
= R n + Rсц , |
(3.11) |
||