- •Система машин в лесном хозяйстве
- •Система машин в лесном хозяйстве
- •Оглавление
- •1. Анализ природных условий предприятия
- •1.1 Характеристика климата
- •1.2 Характеристика лесорастительных условий
- •2. Технология и система машин для комплексной механизации лесохозяйственных работ
- •2.1 Выбор и обоснование технологии работ
- •2.2 Выбор и обоснование системы машин
- •2.3 Составление технологических карт
- •3. Комплектование машинно-тракторных агрегатов
- •3.1 Тягово-сцепные показатели тракторов
- •3.2 Тяговое сопротивление рабочих машин
- •4. Кинематика машинно-тракторных агрегатов
- •4.1 Выбор способа движения и вида поворотов агрегата
- •4.2 Определение коэффициента рабочих ходов
- •5. Расчет потребного количества машинно-тракторных агрегатов
- •Библиографический список
- •Система машин в лесном хозяйстве
- •603107, Г. Нижний Новгород, проспект Гагарина, 97
3. Комплектование машинно-тракторных агрегатов
3.1 Тягово-сцепные показатели тракторов
Тяговые свойства трактора зависят от ряда факторов: типа ходовой системы; свойств почв и ее механического состава, влажности и других факторов, влияющих на величину потери мощности при перемещении и буксовании, а также на силу сцепления трактора с почвой.
При определении тяговых усилий трактора на различных передачах для практических расчетов при комплектовании машинно-тракторных агрегатов (МТА) можно пользоваться паспортными данными (технической характеристикой) трактора (приложение 36, 37), которые соответствуют определенному значению агрофона.
Обычно в технических характеристиках приводятся расчетные значения тяговых усилий тракторов с учетом их сцепных свойств и при допустимом буксовании. Эти расчетные тяговые усилия являются близкими по величине к усилиям, развиваемым трактором при работе по стерне поля с горизонтальной поверхностью.
При работе в более сложных условиях рабочее тяговое усилие трактора с учетом дополнительных потерь на качение можно определить по формуле:
Pкр.раб = Pкр - mтgV(ψ1-ψст),
где Pкр – тяговое усилие на данной передаче, взятое из
технической характеристики трактора, Н;
V – рабочая скорость движения трактора, км/ч;
mт – масса трактора, кг;
ψ1 – коэффициент сопротивления качению трактора в данных условиях (приложение 38);
ψст – коэффициент сопротивления качению на стерне (приложение 38).
Сила сцепления трактора (Pсц, Н) с учетом преодоления подъема определяется по формуле:
Pсц = Ксц Gт (1- sinα),
где Ксц – коэффициент сцепления движителей трактора с почвой;
Gт – сила тяжести трактора, Н;
α – угол подъема, град.
Силу тяжести трактора можно вычислить через его массу и ускорение свободного падения:
Gт=mтg.
Студент должен для каждого агрегата и определенных почвенных условий произвести расчет тягового усилия трактора и силы сцепления трактора с почвой. При этом значения данных показателей должно соответствовать выражению: Pкр. раб ≤ Рсц.
3.2 Тяговое сопротивление рабочих машин
Общий метод расчета тяговых сопротивлений орудий основывается на результате экспериментальных исследований. Во время работы тяговое сопротивление плугов зависит от их массы, типа и механического состава почвы, скорости движения агрегата, типа рабочих органов и др. Для лемешных плугов на сельскохозяйственных полях и приравненных к ним условиям академиком В.П. Горячкиным была предложена формула, которая учитывает три составляющие: сопротивление трения при перемещении плуга в борозде (R1); сопротивление почвы (R2); сопротивление, возникающее в результате сообщения кинетической энергии частицам почвы при отбрасывании их в сторону (R3). В практических расчетах допускается принимать R3=0,1 R2.
Тяговое сопротивление плуга (Rпл, Н) определяется по формуле:
Rпл = f Gпл + Кп а Впл + а ВплV2пл,
где f – коэффициент, учитывающий трение плуга о дно и стенку борозды и трение колес (0,25-0,70);
Gпл – сила тяжести плуга, Н;
Кп – удельное сопротивление почвы, Н/см2 (приложение 40);
а – глубина вспашки, см;
Впл – ширина захвата плуга, см;
V – скорость движения плуга, м/с.
При бороновании, лущении и прикатывании почвы тяговое сопротивление орудия (Rо, Н) определяется по формуле:
,
где Ко – удельное сопротивление орудия, Н/м (приложение 41);
Во – ширина захвата орудия, м.
При эксплуатации данных орудий на более рыхлых и влажных почвах принимаются меньшие значения удельных сопротивлений и наоборот.
Учитывая, что зубовые бороны, лущильники и другие орудия имеют сравнительно небольшие тяговые сопротивления, то при большей мощности трактора (если позволяют условия) в МТА добавляют несколько орудий, чтобы трактор был полностью загружен. В таких случаях составляют широкозахватные МТА со сцепками.
Определяют коэффициент использования тягового усилия, оптимальное значение которого для данного вида работ составляет у гусеничных тракторов 0,90-0,95, у колесных – 0,80-0,85.
В зависимости от вида культивации тяговое сопротивление культиватора (Rк) определяется по следующим формулам:
- при сплошной культивации
или
,
- при междурядной обработки рядового посева или посадки
,
где fк – коэффициент сопротивления качению культиватора (приложение 42);
Gк – сила тяжести культиватора, Н;
Кр.о – удельное сопротивление рабочих органов, Н/см2 (приложение 43);
Кк – удельное сопротивление культиватора, Н/см2 (приложение 43).
Вк – ширина захвата культиватора, см;
n1 – число основных рабочих органов;
Вз.з – ширина защитной зоны, см.
Число основных рабочих органов у культиватора принимается студентами самостоятельно, исходя из ширины захвата орудия и необходимой величины перекрытия зоны рыхления.
Тяговое сопротивление сеялки состоит из сил сопротивления при ее перемещении, сопротивления сошников с заделывающими органами, сил трения в передаточных механизмах и высевающих аппаратах. Оно зависит в основном от массы сеялки и конструкции сошников, типа почвы и ее состояния во время посева. В практических расчетах тяговое сопротивление сеялки можно определить по следующей формуле:
,
где fс – коэффициент сопротивления качению сеялки (прилож. 42);
Gэ.с – эксплуатационная сила тяжести сеялки (с семенами, органоминеральной или микоризной смесью), Н;
Rсош – тяговое сопротивление одного сошника, Н (анкерные сошники – 50-70; дисковые – 80-100).
Тяговое сопротивление лесопосадочной машины можно определить по формуле:
,
где fсаж – коэффициент сопротивления качению сажалки (0,18-0,22);
Gэ.м – эксплуатационная сила тяжести лесопосадочной машины, Н;
Кп – удельное сопротивление почвы, Н/см2 (приложение 40);
Кпопр – поправочный коэффициент (в зависимости от состояния почвы и типа рабочих органов при работе на нераскорчеванных вырубках равен 2,5-4,5);
ас – глубина хода сошника, см;
bс – ширина сошника, см;
nс – число сошников посадочной машины.
При корчевании пня корчевательной машиной с опущенными в почву клыками и горизонтально прикладываемой к пню силы рабочее сопротивление (Rкор, Н) вычисляется по формуле:
,
где fк.м – коэффициент сопротивления перемещению машины (0,3-0,8);
Gк.м – сила тяжести корчевательной машины, Н;
Кпн – удельное сопротивление пня корчеванию, учитывающее разрыв корней и рыхление почвы, равное в зависимости от типа почвы, диаметра пня и породы 5-50 Н/см2;
ак – глубина погружения клыков корчевательной машины в почву (при диаметрах пня 24, 28, 30 см составляет соответственно 28, 32 и 50 см);
Вк.м – ширина захвата отвала корчевательной машины, см;
λр – коэффициент неполноты рыхления почвы за счет расстояния между зубьями-клыками (0,40-0,75);
Gп – сила тяжести перемещаемого отвалом машины пня и грунта (3000-4000 Н для корчевательных машин типа ДП-25);
fп – коэффициент сопротивления перемещению пня и грунта (0,4-1,1).
Сопротивление тракторного кустореза (Rкус, Н) с пассивным рабочим органом, скользящим при работе по поверхности, определяется по формуле:
,
где Кд.р – удельное сопротивление древесины резанию, принимаемое для мягколиственных пород 1200-1500 Н/см2; для твердолиственных пород 1800-2200 1500 Н/см2;
Dср – средний диаметр стволиков, подлежащих резанию (4-12 см);
nст – среднее число стволиков, соприкасающихся с режущей кромкой ножа в момент резания, шт;
λ – коэффициент, учитывающий неодновременность процесса перерезания (0,5-0,9);
fо.п – коэффициент трения рабочего органа о почву, принимаемый в среднем 0,5;
Gкус – сила тяжести кустореза (без трактора), Н.
Тяговое сопротивление подборщиков сучьев и кустарника (Rп.с, Н) можно определить по формуле:
,
где Gо – сила тяжести орудия без трактора, Н;
Gпач – сила тяжести пачки сучьев, собираемых зубьями при движении, Н;
fпач – коэффициент сопротивления перемещения зубьев с пачкой сучьев (1,20-1,75);
Крых – удельное сопротивление рыхления грунта зубьями (9-19 Н/см2);
арых – глубина рыхления зубьями (5-8 см);
Тяговое сопротивление студент рассчитывает для каждой рабочей машины, входящей в систему, необходимой для выполнения технологического процесса с законченным циклом производства.
