6 Список рекомендуемых источников

6.1 Зайчик М.И. Проектирование и расчет специальных лесных машин. -М.:

Лесная промышленность, 1976. –208 с.

6.2 Гуськов В.В. Тракторы (теория и расчет) ч. 1. – Минск: Высшая школа,

1979. –293 с.

6.3 Лобанов В.Н., Слодкевич Я.В. Исследование сопротивления качения гусе-

ничного движителя лесосечных машин. –Архангельск: ИВУЗ, № 6, 1976.

– с. 48…52.

6.4 Скотников В.А. и др. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. –М.:

Агропромиздат, 1986. – 389 с.

Приложение 2

Таблица 2 – Параметры современных двигателей лесных машин

Параметры	Марка двигателя
	СМД-14Б	Д-48Т	Д75Т-АТ	АМ-01	Д-108	Д-130	ЯМЗ-238НБ
Тип трактора, на котором установлен двигатель	ТДТ-55	ТДТ-40М	ТДТ-75	ТТ-4	Т-100М	Т-130	К-700
Мощность двигателя, кВт	46	30	55	81	80	96	162
Число оборотов двигателя, об/мин	1500	1500	1600	1600	1070	1070	1700

Лабораторная работа № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОМПОНОВКИ МАШИНЫ

МАНИПУЛЯТОРНОГО ТИПА НА ЕЁ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

И УСТОЙЧИВОСТЬ (4 часа)

1 Цель работы

1.1 Исследовать влияние на устойчивость гусеничных лесосечных машин манипуляторного типа (ТБ-1А, ЛП-17А, ЛП-18А, ЛП-49, ЛП-19) следующих факторов: компоновки машины (координат центра масс), наклона рабочей площадки, вылета стрелового гидроманипулятора (СГМ), массы и высоты дерева, а также отклонения его от вертикальной оси, удельного давления гусеницы на грунт, ветровой нагрузки, сопротивле­ния перемещению дерева по лесосеке.

1.2 Получить практические навыки оценки устойчивости лесных машин в различных условиях их эксплуатации.

2 Краткие теоретические сведения

Устойчивость машин манипуляторного типа оценивается по двум условиям их эксплуатации:

2.1 Сочетание статических нагрузок при максимальном вылете стрелового гидроманипулятора в сторону наклона рабочей площадки под углом 90° к продольной оси машины; опрокидывающий момент от ветровой нагрузки, действующий на дерево максимальной массы, совпадает по направлению с опрокидывающим моментом от веса дерева (рисунок 1 а; 2);

2.2 Сочетание статических нагрузок при минимальном вылете стрелового гидроманипулятора в сторону, противоположную наклону рабочей площадки, под углом 90° к продольной оси машины; опрокиды­вающий момент от ветровой нагрузки, действующий на дерево минимальной массы, совпадает по направлению с наклоном рабочей площадки (рисунок1 б).

Условие устойчивости для первого случая описывается следующим выражением

, (1)

где m - коэффициент, учитывающий влияние наклона рабочей пло­щадки,

просадки (деформации) грунта под гусеницей и компоновки (коорди-

нат центра масс) лесной машины (ЛМ) на восстанавливающий мо-

мент;

Рисунок 1 – Расчетная схема устойчивости ВПМ:

а – первый расчетный случай;

б – второй расчетный случай.

Рисунок 2 – Расчетная схем устойчивости ВТМ

G - сила тяжести (вес) лесной машины (ЛМ), Н;

l - горизонтальная координата центра масс ЛМ относительно линии оп-

рокидывания, м;

К1, К2 - коэффициент запаса устойчивости, (К1 = 1,15; К2 = 1,4);

К - коэффициент, учитывающий влияние отклонения дерева (при раз-

лич­ных вылетах СГМ, высотах деревьев) на грузовой момент;

Кд - коэффициент динамичности, учитывающий влияние динамики внеш-

него силового воздействия, упруго-амортизационных и геометриче-

ских параметров системы "ЛМ-дерево" на устойчивость эквивалент-

ностатическим нагрузкам, (Кд = 1,0 – 1,50);

Q - сила тяжести (вес) дерева, Н;

l1 - вылет СГМ от линии опрокидывания до дерева, м;

Мвн - момент внешней нагрузки: для ВПМ от силы ветра; для ВТМ и тре-

левочных машин манипуляторного типа от силы сопротивления пере

мещению дерева по грунту, Н м.

Координаты центра (тяжести) масс системы "ЛМ-дерево" для первого условия эксплуаации (l и h) определяются по формулам (2) и (3) (рисунки 1а и 2):

, (2)

, (3)

где li - горизонтальные координаты центров масс (тяжести) корпуса трактора,

стрелы, рукояти, захвата, гидроцилиндров стрелы, рукояти и захвата до

линии опрокидывания (ln , l0 , lс , lр , lз , lцс , lцр , lцз), м;

hi - вертикальные координаты поворотной части и остова трактора, стре-

лы, рукояти, захвата, гидроцилиндров стрелы, рукояти, захвата ЛМ до

поверхности грунта (hn , h0 , hс , hр , hз , hцс , hцр ,hцз), м;

Gi - сила тяжести (вес) поворотной части и остова трактора, стрелы, руко-

яти, захвата, дерева и других отдельных элементов ЛМ, Н.

Для второго условия эксплуатации координаты центра масс (тяжести) системы “ЛМ-дерево” (l и h) определяются аналогично.

Коэффициент (m) изменения восстанавливающего момента за счет наклона рабочей площадки и просадки грунта для первого расчетного случая определяется по формуле:

, (4)

где  - угол наклона платформы ЛМ за счет рабочей площадки (1 дается в

задании) и просадки грунта (2 )под одной из наиболее нагруженных

гусениц.

, (5)

где В - ширина колеи ЛМ или опорного контура, м, для ТДТ-55 В = 1,7 м; для ТТ-4 В = 2,0 м.

h0 - осадка грунта под нагруженной гусеницей ЛМ (рисунок 3), м.

Рисунок 3 – Определение угла наклона ЛМ

за счет просадки грунта под гусеницами

Для гусеничных движителей с балансирной подвеской, у которых отношение шага катков к шагу звена больше 1,7, определяется из уравнения (6):

(6)

где qs - предел несущей способности лесных грунтов: для болотно-торфяной

осушенной целины qs = 0,09…0,12 МПа, для влажных почв с большим

количеством перегноя qs = 0,12…0,25 МПа, для задернелых почв (за-

лежь) qs = 0,25…0,35 МПа, для плотных песчаных почв

qs = 0,35…0,45 МПа;

qmax - максимальное удельное давление гусеницы на грунт под опорными

катками, qmax = (1,5…2,0) q0 МПа;

q0 - среднее давление гусеницы на грунт, МПа;

• - коэффициент, учитывающий влияние на деформацию грунта геомет-

рических параметров движителя ЛМ и физико-механических свойств

грунта 6.5 ,  = 0,4-1,0 м/МПа.

Коэффициент увеличения грузового момента К для ВПМ опреде­ляется по формуле 6.3:

, (7)

где а1 - расстояние от точки пересечения перпендикуляра, опущен­ного от

центра шарнира крепления захватного устройства на ось дерева, до

его центра масс;

0 - угол наклона дерева от вертикали, 0 = 4-6.

Для ВТМ и трелевочных машин с манипулятором 6.7 К = 1,0.

Опрокидывающий момент от ветровой нагрузки для ВПМ определяет­ся из зависимости 6.3:

(8)

где Рв - ветровая нагрузка на наветренную поверхность дерева 6.2, с. 13-17, 33,

35-39:

(9)

Сх - коэффициент силы лобового сопротивления:

А0, А1, А2 - коэффициенты, значения которых равны:

ель	А0 = 0,725;	А1 = 0,24910-1;	А2 = 0,23910-3;
сосна	А0 = 0,944;	А1 = 0,57910-1;	А2 = 0,13410-2;
береза	А0 = 0,258;	А1 = 0,74010-1;	А2 = 0,86110-4;

 - плотность воздушной среды: при давлении В0 = 700 мм рт. ст.,

t =15° С;  = 0,125 кг с2/м4;

Sk - площадь лобового сопротивления дерева (таблица 4, приложение), м2:

,

где Нк , Dк - соответственно, высота и средний диаметр кроны, м;

V - скорость ветра по шкале Бофорта, м/с;

К - поправочный коэффициент на возрастание ветровой нагруз­ки в зави-

симости от высоты над поверхностью земли (таблица 5, приложение);

m - коэффициент пульсации скоростного напора, зависящий от высоты

дерева, Н (таблица 6, приложение);

 - коэффициент динамичности, зависящий от периода собствен­ных ко-

лебаний дерева Т, при Т = 2...4 с;  = 2,3...3;

Н к - расстояние от плоскости спиливания до точки приложения ветровой

нагрузки (таблица 4, приложение);

Н0 - расстояние от плоскости среза дерева до колебательной ширины

кроны (таблица 4, приложение);

аз - высота подъема дерева от земли:

для первого расчетного случая аз = 0; для второго - аз = 1,0-1,7.

Ветровые моменты от действия ветра на наветренную площадь ство­ла дерева и самой машины значительного влияния на устойчивость ВПМ не оказывают, поэтому при расчетах они не учитываются,

При проектировании лесозаготовительных машин для расчетов реко­мендуется брать деревья II разряда высоты.

Опрокидывающий момент Мвн для ВТМ и трелевочных машин с манипуляторами определяются по формуле (рисунок 2):

(10)

где hк - высота точки присоединения стрелы манипулятора к колонне от по-

верхности земли, м;

Рс - сила сопротивления, возникающая при перемещении дерева по по­-

верхности грунта, Н:

,

n - часть веса дерева, приходящаяся на захват (6.1): при взятии дерева за

комель n = 0,6; за вершины - n = 0,4; для ВПМ - n = 1,0;

f2 - коэффициент сопротивления перемещению дерева по лесосеке 6.1

(таблица 7, приложение);

f3 - коэффициент возможности возрастания сил сопротивления 6.6,

f3 = 1,1…1,31;

f4 - коэффициент динамичности, f4 = 1,5…2,5;

 - угол наклона перемещаемого дерева относительно поверх­ности земли, град;

,

где Н - высота дерева, м.