3597
.pdfразные диаметры поперечного сечения, то полный охват жесткими ножами по их периметру невозможен при любом очертании лезвия ножей. Лучший охват можно получить при большем количестве ножей и частичном срезании коры дервева.
Коэффициент сопротивления резанию:
K = |
dс α iс |
(2.1) |
|
||
1 |
i |
|
|
|
где dc – средний диаметр сучка для лиственных пород:
|
|
d |
с |
= 0, 25d 2 |
+0,075d +0, 02 |
(2.2) |
|||||
|
|
|
|
|
|
1,3 |
1,3 |
|
|
||
для хвойных пород: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
c |
= 0, 2d 2 |
|
−0, 076d +0, 0238 |
(2.3) |
||||||
|
|
|
1,3 |
|
|
|
1,3 |
|
|
||
где d1,3 – диаметр дерева на высоте 1,3 м: |
|
||||||||||
|
|
d1,3 |
= |
|
|
Vx |
|
(2.4) |
|||
|
|
1, 7571 |
+1, 2253*Vx |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
α – поправочный коэффициент, для лиственных – 1,3; для хвойных – 1,1 ; ic – количество сучьев на стволе:
для лиственных:
i |
= −42,8d 2 |
+25, 7d |
+15,8 |
(2.5) |
|
с |
1,3 |
1,3 |
|
|
|
для хвойных: |
|
|
|
|
|
i |
= −64,3d 2 |
+509,5d |
|
−15 |
(2.6) |
с |
1,3 |
1,3 |
|
|
|
Усилия на преодоление трения при продольном перемещении: |
|
||||
Pm = (1−k)Qg μg +(kQ +Qn )μn |
(2.7) |
||||
Qg – сила тяжести дерева с сучьями
μд – коэффициент скольжения дерева по стали – 0,3;
k- коэффициент, показывающий какая часть массы дерева идет на срезание – 0,2 – 0,9
Qn – сила тяжести движущихся элементов протаскивающего механизма для канатно-блочной системы: Qn=8000Н.
для гусеничного: Qn=6500Н.
μn – коэффициент трения стали по стали – 0,08-0,012; i – число одновременных сучьев, от 2 до 5.
для лиственных
Qg = 7600Vx +7600Vx 0,3 |
(2.8) |
для хвойных
11
Qg =8100Vx +8100Vx 0,15 |
(2.9) |
|||
Мощность холостого хода: |
|
|
|
|
Nx = |
PmVх |
|
(2.10) |
|
η |
||||
|
|
|||
где скорость холостого хода: ЛП-30Б Vх = 1,8 м/с;ЛП -51 Vх = 2,9 м/с; ЛП33БVх =2,6 м/с;
η – КПД протаскивающего механизма: для канатно-блочного – 0,91;для гусеничного – 0,87.
Усилие на протаскивание дерева:
Pn = Pm +5, 25*104 dc2αnδi |
(2.11) |
αn – поправочный коэффициент на породу, для хвойных – 1,2; для лиственных – 1,7.
δ – угол резания, находится в пределах от 10 до 35. Определим скорость резания:
ϑp |
= |
|
|
|
10η |
|
|
|
|
|
|
N 2 |
l |
− N |
x |
(l |
−k ) |
(2.12) |
|||
|
|
Pn |
уст c |
c |
1 |
|
|
|||
|
|
|
|
k1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Nуст – мощность установившееся протаскивающего механизма:
N
Nуст = K пр (2.13)
пер
Nпр – мощность привода: ЛП-30Б – 27,8 кВт; ЛП-33Б – 55 кВт;ЛП-51 – 61
кВт;
kпер - коэффициент перегрузки, 1,8-2,0; lc – длина сучковой зоны:
|
lс =lд −lδ |
|
(2.14) |
|
lд - длина дерева м; ( принимается совместно с преподавателем); |
|
|||
lδ – длина бессучковой зоны; |
|
|
|
|
для лиственных пород |
|
|
|
|
l |
= −60, 7d 2 |
+56,9d |
−0,3 |
(2.15) |
δ |
1,3 |
1,3 |
|
|
для хвойных пород |
|
|
|
|
l |
= −46, 4d 2 |
+42, 2d |
−0, 7 |
(2.16) |
δ |
1,3 |
1,3 |
|
|
Скорость резания
12
V |
|
= |
η |
k |
|
N |
|
(2.17) |
|
pi |
P |
пер |
уст |
||||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
Мощность выполн ения операций по очистке дерева от сучьев:
N p = |
Pnϑp |
|
(2.18) |
|
η |
||||
|
|
|||
где ϑp - рабочая скорость протаскивания береться из |
справочной |
|||
литературы [1]. |
|
|||
Отчет по практической работе должен содержать: |
|
|||
1.Ис ходные данные к работе.
2.Расчет основных формул согласно индивидуальному заданию.
3.Вывод о проделанно й работе.
ПРАК ТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3
РАСЧ ЕТ КЛЕ ЩЕВОГО ЗАХВАТА (ГРЕЙФЕРА)
Цель работы: Произвести расчет основных параметров клещевого захвата трелево чного трактора
Основными параметрами радиального клещевого захвата являются площадь зева замкнутого клещевого захвата Fз , расстояние между рычагами
клещевого захвата по длине лесоматериала lз и масса клещевого захвата (рисун ок 3.1)
Рисунок 3.1 Схе ма к определени ю геометрических и кинематических параметров клещевого захвата (грейфера)
13
Для гидроманипуляторов трелевочных тракторов ТБ-1М и ЛП-18А применяются захваты клещевого типа. Поэтому площадь зева можно определить исходя из максимального диаметра ствола дерева, задаваясь профилем сечения клещевого захвата по формулам:
при круглом сечении
Fз |
= |
πD2 |
|
(3.1) |
||
4 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
||
при эллептическом сечении |
|
|
|
|
|
|
Fз |
= |
πD2 |
|
|
(3.2) |
|
|
4с |
|
||||
|
|
|
|
|
||
где D - диаметр ствола дерева, м; |
|
|
||||
с - отношение осей эллипса, с =1, 2 ÷1, 4 |
|
|
||||
Величина хода штока равна |
|
|
|
|
|
|
lшт = Dmax −Dmin |
(3.3) |
|||||
При захвате пачек хлыстов или деревьев площадь зева определяется по |
||||||
формуле: |
|
|
|
|
|
|
Fз |
= |
|
Vp |
kk |
(3.4) |
|
|
lср kp kз |
|||||
|
|
|
|
|
||
где Vp – рабочий объем пачки, м3;
lср – средняя длина лесоматериалов, м; (принимается по согласованию с преподавателем)
kp – коэффициент полнодревесности пачки, k=0,6-0,7; kз – коэффициент заполнения площади зева, kз=0,6-0,8; kk - определяется по формуле:
kk = |
Fk |
(3.5) |
|
Fc |
|||
|
|
Fk и Fc – площадь поперечного сечения в конце и по середине его длины; для хлыстов kk=1,5-1,7; для деревьев kk=1,2-1,4;
Масса клещевого захвата, кг находится в определенной зависимости от массы поднимаемого груза по формуле:
mгр = kгрm = kгр Vp ρ |
(3.6) |
где ρ – плотность древесины т/м3;(берется из справочной литературы) kгр – коэффициент, принимается для грейферов без вибратора – 0,3-0,35;
14
m - масса поднимаемого груза, кг.
Чтобы снизить сопротивление хлыстов перемещению в верхнюю зону просвета между челюстями в момент заполнения захвата деревьями или хлыстами, фактическая площадь просвета, занятая хлыстами, а следовательно, и фактическая емкость пачки должны быть на 15-30% меньше расчетной.
Максимальное и расчетное количество деревьев или хлыстов,
зачерпываемое клещевым захватом, определяется по формуле: |
|
||||||
mmax = |
Vx |
|
(3.7) |
||||
V0 |
|||||||
|
|
|
|||||
n =Vx kз |
V0 |
(3.8) |
|||||
|
|
|
|
|
|||
где Vx – максимальный объем площади, м3, который определяется по |
|||||||
формуле: |
|
|
|
||||
Vx = |
Vn |
|
|
|
(3.9) |
||
kn |
|
|
|||||
|
|
|
|
||||
Vn – объем пачки, поднимаемый клещевым захватом, м3; kn - коэффициент плотности укладки хлыстов, kn =0,8 ; V0 – средний объем хлыста, м3;
kз - коэффициент заполнения клещевого захвата деревьями, kз = 0,7 . Число слоев слоев зачерпываемых хлыстов определяем по формуле:
|
n = 0, 75 |
dx |
(3.10) |
|
|
c |
|
||
|
|
|
|
|
где dx |
- средний диаметр хлыста, м. |
|
|
|
Среднее число деревьев или хлыстов в одном ряду определяеться по |
||||
формуле представленной ниже: |
|
|
|
|
|
n = n |
nc |
|
(3.11) |
|
1 |
|
||
|
|
|
|
|
Средний зазор между соседними деревьями или хлыстами, |
||||
расположенными в одном ряду |
|
|
|
|
|
= 0, 02 3 dx lx |
(3.12) |
||
где lx |
- средняя длина дерева (хлыста), м. |
|
||
Величина раскрытия челюсти: |
|
|
|
|
|
l = (dx + ) n |
(3.13) |
||
15
Форма рабочей поверхности должна обеспечивать перемещение деревьев или хлыстов по наклонной плоскости под действием "выпучивающих" сил.
Этим требованиям в большей степени удовлетворяет форма серповидной кривой. Кроме того, форма поверхности должна быть такой, чтобы обеспечивалась надежность удержания деревьев или хлыстов при перемещении трактора. Обычно площадь просвета между сомкнутыми челюстями принимается равной площади двух одинаковых эллипсов.
Радиус кривизны челюсти определяется по формуле
a = |
4 F |
C |
(3.14) |
π
где C – отношение осей элипса, C =1, 2 ÷1, 4 ;
F – площадь одного элипса, равная половине площади зева, м Расстояние между рычагами челюсти клещевого захвата ОО (расстояние
между осями вращения челюстей) выбирается в зависимости от длины лесоматериала. Для хлыстов и деревьев она находится в пределах 2,0-2,5 м, а для бревен 1,2-2,0.
Ширина челюстей грейфера определяется исходя из устойчивого удержания пачки деревьев или хлыстов в горизонтальном положении при их подъеме и находится в зависимости от длины дерева или хлыста:
B =(0,1÷0, 2)l |
(3.15) |
где l - длина дерева, хлыста, м.
Отчет по практической работе №4 должен содержать:
1.Исходные данные к работе, согласно индивидуальному заданию
2.Расчет основных формул согласно индивидуальному заданию.
3.Вывод о проделанной работе.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЙСОВОЙ НАГРУЗКИ ТРЕЛЕВОЧНОЙ МАШИНЫ
Цель работы: Научиться прогнозировать производительность трелевочной машины на основе объема или веса трелюемой пачки.
Объем пачки (деревьев, хлыстов, сортиментов), трелюемой трактором, является одним из важнейших факторов, определяющих производительность на трелевке. Проверочный расчет необходим для определения максимально
16
возможной нагрузки на рейс трелевочной машины в данных условиях работы. Объем трелюемой пачки должен соответствовать следующим ограничениям: тяговому усилию трактора по мощности и по сцеплению с грунтом, тяговому усилию лебедки (для тракторов с канатно-чокерной оснасткой), допустимой нагрузке на щит (коник), вместимости коников (у форвардеров). Наибольшее распространение получила трелевка леса в полупогруженном положении
(рис.4.1)
Рисунок 4.1 Схема сил, действующих на трелевочный трактор в процессе трелевки
Объем пачки должен определяется путем составления уравнения равномерного движения. Уравнение равномерного движения трактора с грузом для данного способа трелевки имеет вид:
Fкн = Ρ(μт cosα ±sinα)+ΚQ (μт cosα ±sinα)+(1−Κ) Q (μг cosα ±sinα) (4.1)
где Fкн – касательная сила тяги трактора (на 1-й или 2-й передачи), Н; P – вес трактора в заправленном состоянии, Н;
μт – коэффициент сопротивления движению трактора по волоку;
μг – коэффициент сопротивления движению пачки по волоку;
α– угол отклонения волока от горизонтали, α = 2 −80 ;
Q – вес трелюемой пачки, Н;
К – коэффициент, учитывающий, какая часть веса пачки приходиться на щит (коник) трактора;
(1-K) – коэффициент, учитывающий, какая часть веса пачки приходиться на трелевочный волок.
17
Из представленного выше уравнения 5.1 вес трелюемой пачки определяется по формуле:
Q = |
Fк −Ρ(μт cosα ±sinα) |
(4.2) |
Κ(μт cosα ±sinα)+(1−Κ) (μг cosα ±sinα) |
Значение коэффициентов сопротивления движению трактора и пачки деревьев или хлыстов по волоку μт и μг приведено в табл. 4.1, коэффициента К в табл. 4.2.
Таблица 4.1 Значение коэффициентов μт и μг
Наименование |
|
|
Период года |
|
движущегося по |
волоку |
Зима |
|
Лето |
объекта |
|
|
||
|
|
|
0,14-0,25 |
|
Трактор |
|
0,09-0,18 |
|
|
Хлысты |
|
0,45-0,5 |
|
0,6-0,7 |
Деревья |
|
0,65-0,7 |
|
0,85-0,9 |
Таблица 4.2 Значение коэффициента К |
|
|
|
|||||||
|
Значение коэффициента К в зависимости от объема хлыста, м3 |
|
||||||||
Способ |
|
|||||||||
трелевки |
0,2 |
0,4 |
|
|
0,6 |
|
0,8 |
1,0 и более |
|
|
За вершины |
0,39 |
0,26 |
|
|
0,23 |
|
0,225 |
0,2 |
|
|
вперед |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
За комли |
0,72 |
0,65 |
|
|
0,64 |
|
0,63 |
0,58 |
|
|
вперед |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Касательная сила тяги трактора Fк определяется: |
|
|
|
|||||||
|
|
F |
= |
N η |
|
|
(4.3) |
|
||
|
|
ν |
|
|||||||
|
|
к |
|
|
|
|
||||
где N -мощность двигателя-88 кВт;
η- КПД силовой передачи трактора (0,65…0,85);
ν- скорость движения трактора на 1-й или 2-й передачи.
При трелевке трактора в полупогруженном положении ограничение веса пачки грузоподъемностью щита трактора:
|
|
Q ≤ |
Q0 |
|
(4.4) |
|
|
Κ |
|||
|
|
|
|
||
где Q грузоподъ мность щита (коника) трактора, Н. |
|
||||
Ограничение0 - |
по |
ѐтяговому усилию лебедки трактора |
определяется |
||
неравенством:
18
Q ≤ |
Fл ϕ |
(4.5) |
μг cosα ±sinα |
где ϕ - коэффициент использования тягового усилия лебедки трактора,
ϕ = 0,9 −0,95 ;
Fл - тяговое усилие лебедки трактора на первом ряде витков, Н (берется из справочной литературы);
Для проверки веса трелюемой пачки по условию сцепления трактора с грунтом следует принять наименьший вес трелюемой пачки из трех формул 5.2, 5.4, 5.5, полученных выше. Чтобы перемещать пачку по волоку без
буксирования, должно соблюдаться условие: |
|
Fсц ≥ Fкн , |
(4.6) |
где Fсц - сила тяги трактора по сцеплению, Н, которая определяется по |
|
следующей формуле: |
|
Fсц =Ρсц μ1 |
(4.7) |
где Ρсц -сцепной вес трактора, кН |
|
μ1 - коэффициент сцепления ходовой части трактора с грунтом. |
Для |
гусеничных тракторов: зимой μ1 = 0,3-0,5; летом μ1 = 0,4-0,8. Для колесных тракторов: зимой μ1 = 0,3; летом μ1 = 0,3-0,6.
Сцепной вес трактора определяется как
Ρсц = Ρ+Κ Q |
(4.8) |
|||
Если скажется, что условие 5.6 невыполнимо, то необходимо определить |
||||
вес трелюемой пачки Fкн для другой передачи (скорости). |
|
|||
Расчетный объем трелюемой пачки получается из выражения: |
|
|||
Qр = |
Q′ |
|
(4.9) |
|
γ |
||||
|
|
|||
где Q′ - наименьший расчетный вес, полученный по формулам 5.2 и 5.4,
5.5и проверенный по сцеплению 5.6, Н.
γ- объемный вес древесины, γ = 7,8 −8,0 кНм3
При трелевке деревьев для расчета объема пачки необходимо дополнительно учитывать вес кроны:
19
Qр = |
Q′−Qкр |
(4.10) |
γ |
где Qкр - вес кроны (15-20% от веса трелюемой пачки).
Приведенные расчеты по определению объема трелюемой пачки применимы также для трелевочных тракторов с пачковыми захватами и с манипуляторами. Эти трактора трелюют пачку хлыстов или деревьев в полупогруженном или полуподвешенном состоянии и все перечисленные ограничения для них применимы, кроме ограничения по тяговому усилию лебедки. При этом у ПТМ существует еще ограничение по вместимости коников, которое также требуется учитывать.
По результатам расчетов по согласованию с преподавателем необходимо выбрать варьируемый фактор и построить график зависимости рейсовой
нагрузки от параметров Fк,Ρ,α,Κ, μт, μг который представлен ниже на рисунке 4.1
Q
Fк,Ρ,α,Κ, μт, μг
Рисунок 4.1 График зависимости рейсовой нагрузки от варьируемых факторов
Отчет по практической работе №4 должен содержать:
1.Исходные данные к работе, согласно индивидуальному заданию
2.Расчет основных формул согласно индивидуальному заданию и построение графика.
3.Вывод о проделанной работе.
20