Комплекс механизированных работ по созданию лесных культур на вырубках, заросших лиственными породами

G₂ — вес материала перемещаемого корчевателем, G₂ =15 кН;

f₂ — коэффициент сопротивления перемещению материала, f₂ = 0,6.

Отсюда можно вычислить R: R=14.7*(0.7+0.139)+0.5*0.2*2.5*0.75+15*0.6=21.51кН

3.2 Расчет сопротивления  кустореза ДП-514А.

Расчет сопротивления при работе кустореза R, кН, проводится по формуле

R = G_m × (f_т + sina) + m × n × d × K_р ,

где  G_m — вес кустореза, G_m=23,03 кН ;

f_т — коэффициент трения стали о грунт, f_т=0,5 ;

a — угол наклона местности, a =8 град ;

m — коэффициент одновременного резания, m = 0,6;

n — число одновременно перерезаемых  стволов, n = 3;

d — средний диаметр стволов,  см, d = 5 см;

K_р — коэффициент сопротивления резанию K_р = 1.5 кН/см,

Отсюда, сопротивление кустореза  равно:     R=23.03*(0.5+0,139)+0.6*3*5*1.5=28.21кН.

 

3.3 Расчет лесного плуга  ПЛМ-1,5.

Расчет сопротивления  лесного плуга  R, кН, производится по формуле

R = G_м ×(f_t + sina) + k_o×(1-D)×a×b + e×a×b×v² + q×D×a×b,

где    G_м — вес плуга, G_м=6,86 кН;

f_t — коэффициент трения почвы о сталь, f_t=0,5;

a — угол наклона местности, a=8 град;

k_o —коэффициент сопротивления деформации почвы, k_o=60 кН/м²;

a — глубина обработки почвы,  а=0,2 м 

b — ширина захвата плуга,  b=1.5 м;

e — коэффициент динамичности, e = 2.0 кН/м⁴;

v — скорость движения агрегата, v=0.77 м/с;

где   D — часть площади поперечного сечения, которая зависит от свойства древесной породы распространять корни в пахотном слое, D = 0.01;

q — удельное усилие для разрыва  корней, q = 2000 кН/м².

Отсюда, сопротивление  плуга равно:

 R=6.86*(0.5+0.139)+60*(1-0.01)*0.2*1.5+2*0.2*1.5*0.59+

+2000*0.01*0.2*1.5=28,56кН 

3.4 Расчет сопротивления  лесопосадочной машины СЛГ-1А.

Тяговое сопротивление  лесопосадочной машин R , кН,  определяется по формуле                R = G_m · f_t + k_o × a · b_б · n_с ,

где   G_m — вес лесопосадочной машины, G_m =11,61 кН;

f_t — коэффициент трения, f_t = 0.5;

k_o — удельное сопротивление почвы, k_o=35 кН/м²;

a — глубина хода сошника, а= 0,2 м;

b_б — ширина борозды,  b_б = 0.06 м;

n_с — число сошников, n =1.

Отсюда, сопротивление  сажалки равно:                                

R =11.61*0.5+35*0.2*0.06*1=6.23кН.

3.5 Расчет сопротивления  культиватора КЛБ-1,7.

Тяговое сопротивление  культиватора R, кН,  равно произведению ширины захвата В на удельное сопротивление q, соответствующее заданной глубине и типу рабочих органов.

При междурядной обработке  с подъёмами

 R = (В - 2е × r) × q+ G_m × sin a  =(1.7-0.8*1)*2.2+5,7*0,139=2,77кН,         

где  B — ширина захвата, B=1.7м;

q — удельное сопротивление,q =2.2 кН/м ;

G_m — вес культиватора, G_m=5.7 кН;

a — угол наклона местности, a =8 град;

2е — ширина необрабатываемой  защитной полосы, 2е=0,8 м;

r — число одновременно  обрабатываемых рядов за один  проход, r =1.

4 Подбор базового трактора и определение коэффициента

использования его тягового усилия.

4.1 Для ДП-514А.

В данном случае подойдёт трактор  Т-130.

Эффективная мощность двигателя  трактора  N_e, кВт, равна всем затратам энергии двигателя:

                              N_e= N_тр + N_п + N_v + N_i + N_к + N_о .                         

Для пассивных навесных орудий рассчитывается свободное тяговое усилие на крюке трактора P_к, кН, которое можно реализовать при работе. Принимая во внимание, что N_о =0, формула (1) принимает следующий вид:

                            P_к = (N_e –( N_тр + N_п + N_v + N_i )) / V_р=

=(94,4-(11,33+42,37+8,31+0,71))/0,9=35,2 кН .                              

 где  N_е — эффективная мощность двигателя трактора, кВт, находится по формуле                                       N_e= 0.8 · N_пасп=0,8*118=94,4кВт,

где  N_пасп — мощность двигателя по технической характеристике трактора, N_пасп =118 кВт ;

N_тр — потери мощности в трансмиссии, находятся по формуле

N_тр = N_е · (1 - h)=94,4*(1-0,88)=11,33кВт,

где: h- КПД трансмиссии, h= 0.88

N_v — потери мощности на буксование и извилистый ход, находятся по формуле                       N_v = (N_е - N_тр) · d /100= (94,4-11,33)*10/100=8,31 кВт,

где  d - коэффициент буксования, принимаем d=10%;

N_п — потери мощности на передвижение, находятся по формуле

N_п=(G_т+G_м·l)×(f±sina)×V_р=

=(140,14+23,03*1)*(0,15+0,139)*0,9=42,37 кВт ,

где  G_т - вес трактора, G_т =140,14 кН;

G_м - вес навесной машины, G_м =23,03 кН;

l - коэффициент догрузки, показывающий какая часть навесного орудия нагружает трактор, l=1;

f - коэффициент сопротивления качению тракторов, f =0.15;

a - угол наклона местности, причем

знак «+» - при движении вверх  по склону;

знак «-» - при движении вниз по склону;

a = 8 град;

V_р - рабочая скорость агрегата, находится по формуле

V_р =V_т·(1 - d/100)=1*(1-10/100)=0,9 м/с

где V_т - теоретическая скорость агрегата на выбранной передаче трактора,V_т=1 м/с;

N_i — мощность, затрачиваемая на преодоление сил инерции, находится по формуле N_i=(M·e_u·V_т·i·V_р)/G_а=(16,63*7*1*1,1*0,9)/163,17=0,71 кВт ,

где  M - приведенная масса агрегата, т×с²/м, находится по формуле                              M = (G_т + G_м)/g=(140,14+23,03)/9,81=16,63 тс²/м ,

где  G_т - вес трактора, G_т=140,14 кН;

G_м - вес навесной машины, G_м=23,03 кН;

g - ускорение свободного падения, g=9.81м/с²;

e_u - коэффициент, принимается в пределах, e_u= 7 кН/с;

i - коэффициент приведения масс, i = 1.1 м/с²;

G_а - полный вес агрегата, кН, находится по формуле  

G_а = G_т + G_м=140,14+23,03=163,17кН .

В условиях нормальной эксплуатации для каждого агрегата всегда должно выполняться соотношение      R_kас < R_сц,

где:   P_кас — касательная сила тяги, кН, находится по формуле

P_kас=P_k+(G_т+G_мl)(f+ sina)=

=35,2+(140,14+23,03*1)*(0,15+0,139)=82,29кН

R_сц — сила сцепления трактора с почвой, кН, находится по формуле:

P_сц = l₁ × G_т · m=1*140,14*0,7=98,1 кН ,

где: l₁ — коэффициент, показывающий долю силы тяжести трактора, прихо-дящийся на ведущие колеса, принимаем l₁= 1 - для гусеничных и колесных со всеми ведущими мостами;

G_т— вес трактора, G_т=140,14 кН;

• =0,7— коэффициент сцепления трактора с почвой .

Если R_kас ³ R_сц, то имеет место почти полное буксование движителей, что недопустимо в условиях эксплуатации.

Комплектование агрегата оценивается по степени загрузки h_{т .}.

Для агрегатов с пассивными навесными или прицепными орудиями

h_{т =} R / P_к =28.21/35,2=0.8 ,

где    h_т – коэффициент использования тягового усилия трактора;

 R – сопротивление орудия при работе, R=28.21 кН;

 P_к – свободное тяговое усилие на крюке трактора, P_к=35,2 кН.

Оптимальными считаются  значения близкие к единице т.е. загрузка составляет 100 %. Этих значений можно достичь для пахотного агрегата, бульдозера, террасера, грейдера, корчевателя, кустореза. Для посевных, посадочных, культивационных агрегатов достичь таких значений не представляется возможным по технологическим (шаг посева или посадки) и другим (малый вес, условия проходимости агрегатов, отсутствия необходимых тракторов) причинам. Загрузка таких агрегатов составляет примерно 20…25 %.

 

4.2 Для КМ-1А.

В данном случае подойдёт трактор  ЛХТ-100.

Эффективная мощность двигателя  трактора  N_e, кВт, равна всем затратам энергии двигателя:

                              N_e= N_тр + N_п + N_v + N_i + N_к + N_о .                         

Для пассивных навесных орудий рассчитывается свободное тяговое  усилие на крюке трактора P_к, кН, которое можно реализовать при работе. Принимая во внимание, что N_о =0, формула (1) принимает следующий вид:

                            P_к = (N_e –( N_тр + N_п + N_v + N_i )) / V_р=

=(56-(7,84+24,42+4,82+0,43))/0,7=26,35 кН .                              

 где  N_е — эффективная мощность двигателя трактора, кВт, находится по формуле                                        N_e= 0.8 · N_пасп=0,8*70=56кВт,

где  N_пасп — мощность двигателя по технической характеристике трактора, N_пасп= 70кВт ;

N_тр — потери мощности в трансмиссии, находятся по формуле

N_тр = N_е · (1 - h)=56*(1-0,86)=7,84кВт,

где: h- КПД трансмиссии, h= 0.86

N_v — потери мощности на буксование и извилистый ход, находятся по формуле                       N_v = (N_е - N_тр) · d /100= (56-7,84)*10/100=4,82кВт,

где  d - коэффициент буксования, принимаем d=10%;

N_п — потери мощности на передвижение, находятся по формуле

N_п = (G_т + G_м · l) × (f ± sin a) × V_р=

=(105,84+14,7*1)*(0,15+0,139)*0,7=24,42 кВт ,

где  G_т - вес трактора, G_т =105,84 кН;

G_м - вес навесной машины, G_м =14,7 кН;

l - коэффициент догрузки, показывающий какая часть навесного орудия нагружает трактор, l=1;

f - коэффициент сопротивления качению тракторов, f =0.15;

a - угол наклона местности, причем

знак «+» - при движении вверх по склону;

знак «-» - при движении вниз по склону;

a = 8 град;

V_р - рабочая скорость агрегата, находится по формуле

V_р =V_т·(1 - d/100)=0,78*(1-10/100)=0,7м/с

где V_т - теоретическая скорость агрегата на выбранной передаче трактора,V_т=0,78 м/с;

N_i — мощность, затрачиваемая на преодоление сил инерции, находится по формуле   N_i = (M · e_u · V_т · i · V_р) / G_а=

=(12,29*7*0,78*1,1*0,7)/120,54=0,43 кВт ,

где  M - приведенная масса агрегата, т×с²/м, находится по формуле                              M = (G_т + G_м)/g=(105,84+14,7)/9,81=12,29тс²/м ,

где  G_т - вес трактора, G_т=105,84 кН;

G_м - вес навесной машины, G_м=14,7 кН;

g - ускорение свободного падения, g=9.81м/с²;

e_u - коэффициент, принимается в пределах, e_u= 7 кН/с;

i - коэффициент приведения масс, i = 1.1 м/с²;

G_а - полный вес агрегата, кН, находится по формуле  

G_а = G_т + G_м=105,84+14,7=120,54кН .

В условиях нормальной эксплуатации для каждого агрегата всегда должно выполняться соотношение      R_kас < R_сц,

где:   P_кас — касательная сила тяги, кН, находится по формуле

P_kас = P_k  + (G_т + G_мl) (f + sina)=

=26,35+(105,84+14,7*1)*(0,15+0,139)=61,13 кН

R_сц — сила сцепления трактора с почвой, кН, находится по формуле:

P_сц = l₁ × G_т · m=1*105,84*0,6=63,5 кН ,

где: l₁ — коэффициент, показывающий долю силы тяжести трактора, прихо-дящийся на ведущие колеса, принимаем l₁= 1 - для гусеничных и колесных со всеми ведущими мостами;

G_т— вес трактора, G_т=105,84 кН;

• =0,6— коэффициент сцепления трактора с почвой .

Если R_kас ³ R_сц, то имеет место почти полное буксование движителей, что недопустимо в условиях эксплуатации.

Комплектование агрегата оценивается по степени загрузки h_{т .}.

Для агрегатов с пассивными навесными или прицепными орудиями

h_{т =} R / P_к =21,51/26,35=0.82 ,

где    h_т – коэффициент использования тягового усилия трактора;

 R – сопротивление орудия при работе, R=21,51 кН;

 P_к – свободное тяговое усилие на крюке трактора, P_к=26,35 кН.