Определение рейсовой нагрузки трелевочной машины

Объем пачки деревьев, хлыстов или сортиментов, трелюемой трак- тором, является одним из важнейших факторов, определяющих произво- дительность на трелевке. Объем пачки должен соответствовать следую- щим ограничениям: тяговому усилию трактора по мощности и по сцепле- нию с грунтом, тяговому усилию лебедки (для тракторов с канатно- чокерной оснасткой), допустимой нагрузке на щит (коник, пачковый за- хват). Наибольшее распространение получила трелевка леса в полупогру- женном положении (рис.2.9).

Рис.2.9. Схема сил, действующих на трелевочный трактор в про- цессе трелевки

Уравнение равномерного движения трактора с грузом для данного способа трелевки имеет вид

FК = P(mТ cosa ± sina) + KQ(mТ cosa ± sina) + (1 - K)Q(mГ cosa ± sina), (2.11)

где FК – касательная сила тяги трактора (на 1-й или 2-й передаче), кН;

Р – вес трактора в заправленном состоянии, кН;

mТ – коэффициент сопротивления движению трактора по волоку;

mГ – коэффициент сопротивления движению пачки по волоку;

a – угол отклонения волока от горизонтали;

Q – вес трелюемой пачки, кН;

К – коэффициент, учитывающий, какая часть веса пачки приходится на щит (коник) трактора;

(1-К) – коэффициент, учитывающий, какая часть веса пачки приходит- ся на трелевочный волок.

Из уравнения (2.11) вес трелюемой пачки определяется по следую- щей формуле:

F - P( m × cos a ± sin a )

Q = K T . (2.12)

K( mT × cos a ± sin a ) + ( 1 - K )( m Г × cos a ± sin a )

Значения коэффициентов сопротивления движению трактора и пачки деревьев или хлыстов по волоку mТ и mГ приведено в табл. 2.13, коэффици- ента К в табл. 2.14.

Касательная сила тяги трактора FК определяется по формуле

FК =

Nh, (2.13)

u

где N – мощность двигателя, Вт; η – КПД силовой передачи трактора

(0,65…0,85); υ – скорость движения трактора на 1-й или 2-й передаче, м/с. При трелевке трактора в полупогруженном положении вес трелюе-

мой пачки ограничивается грузоподъемностью щита (коника) трактора

Q £ QO ,

K

где QО – грузоподъемность щита (коника) трактора, кН.

(2.14)

Ограничение по тяговому усилию лебедки трактора выражается не-

равенством

Q £ FЛ×j

mГ × cosa ± sina

, (2.15)

где FЛ – тяговое усилие лебедки трактора на первом ряде витков, кН;

j – коэффициент использования тягового усилия лебедки, j=0,9–0,95.

Для проверки веса трелюемой пачки по условию сцепления трактора с грунтом следует принять наименьший вес трелюемой пачки, полученный по формулам (2.12), (2.14), (2.15). Чтобы пачку перемещать по волоку без буксования, должно соблюдаться условие

FСЦ

³ FК ,

(2.16)

где FСЦ – сила тяги трактора по сцеплению, кН, которая определяется по формуле:

FСЦ

= PСЦ m1,

(2.17)

где РСЦ – сцепной вес трактора, кН.

PСЦ

= P + KQ,

(2.18)

где m1 – коэффициент сцепления ходовой части трактора с грунтом. Для гусеничных тракторов: зимой m1 = 0,3–0,5; летом m1 = 0,4–0,8. Для колесных тракторов: зимой m1 = 0,3; летом m1 = 0,3–0,6.

Если окажется, что условие (2.16) невыполнимо, необходимо опре- делить вес трелюемой пачки по FК для другой передачи.

Расчетный объем трелюемой пачки хлыстов получается из выраже-

ния

Q = Q¢, (2.19)

P g

где Q¢ – наименьшая расчетная нагрузка, полученная по формулам (2.12), (2.14), (2.15) и проверенная по сцеплению (2.16), кН;

g – объемный вес древесины, кН/м3, g = 7,8–8,0 кН/м3.

При трелевке деревьев для расчета объема пачки необходимо допол- нительно учитывать вес кроны

Q = Q¢-QКР, (2.20)

P g

QКР – вес кроны (15–20 % от веса трелюемой пачки), кН.

Приведенные расчеты по определению объема трелюемой пачки применимы также для трелевочных тракторов с пачковыми захватами (ЛТ- 230, ЛТ-154, ЛТ-171, МЛ-56 и др.) и с манипуляторами (ТБ-1М, ЛП-18 и др.). Эти трактора трелюют пачку хлыстов или деревьев в полупогружен- ном или полуподвешенном положении и все перечисленные ограничения для них применимы, кроме ограничения по тяговому усилию лебедки.

В полностью погруженном положении трелюют сортименты на сор- тиментовозах (форвардерах). Для этого случая при расчете объема тре- люемой пачки необходимо учитывать вес прицепного устройства.

Значения коэффициентов mТ и mГ

Т а б л и ц а 2.12

Наименование движущего- ся по волоку объекта	Период года
Зима	Лето
Трактор	0,09 – 0,18	0,14 – 0,25
Хлысты	0,45 – 0,5	0,6 – 0,7
Деревья	0,65 – 0,7	0,85 – 0,9

Т а б л и ц а 2.13

Значение коэффициента К

Способ трелевки	Значение коэффициента К в зависимости от объема хлыста, м3
0,2	0,4	0,6	0,8	1,0 и более
За вершины вперед	0,39	0,26	0,23	0,225	0,2
За комли вперед	0,72	0,65	0,64	0,63	0,58

В качестве примера рассмотрим порядок расчета для следующих ис- ходных данных:

трактор ТДТ-55А;

способ трелевки – деревьями за комли; средний объем хлыста – 0,32 м3;

время года – зима;

максимальная величина подъема – 50.

Из приведенных выше таблиц находим необходимые данные для расчетов:

мощность эксплуатационная – 58,8 кВт;

скорость движения на второй передаче – 1,08 м/с (см. табл. 2.14);

масса трактора – 9,3 т. » 93 кН (см. табл. 2.14);

Т а б л и ц а 2.14

Технические характеристики трелёвочных тракторов

Показатели	Значения показателей для тракторов
ТДТ- 55А	ТТ- 4М	ТЛТ- 100-06	ТБ-1М- 15	ЛП- 18К	ЛТ-230	ЛТ-187	МЛ-56	МЛ-74	ТЛК-4- 01
Базовый трактор				ТДТ- 55А	ТТ- 4М	ТЛТ- 100-06	ТТ-4М	К- 703М	Т- 150К
Тип технологического оборудования	канат.-чокер.	бесчокерные	пачкоподборщик
Мощность двигателя, кВт	58,8	95,5	88,2	88,2	95,5	88,2	95,5		121,4
Допустимая нагрузка на щит (коник, захват), кН	39,2	68,7			68,7			43,8
Тяговое усилие лебёдки,	66,5			-	-		-	-	-	-
Максимальный объём трелюемой пачки, м3 -за комли -за вершины					-	-	-	-		-
Эксплуатационная масса трактора, т	9,3	14,46	12,4	14,4	18,1	14,1	16,0	19,0	13,77	14,5
Скорость движения, м/с										0-12,4
передача 1	0,8	0,63	0,79	0,79	0,63	0,79	0,63	0,72	0,69
передача 2	1,08	0,73	1,0	1,0	0,73	1,0	0,73	0,86	0,92
передача 3	1,41	0,87	1,35	1,35	0,87	1,35	0,87	1,06	1,22
передача 4	2,18	1,2	1,91	1,91	1,2	1,91	1,2	1,28	1,64
передача 5	3,56	1,45	2,88	2,88	1,45	2,88	1,45	1,89	1,5
передача 6	-	1,69			1,69		1,69	2,14	2,0
передача 7	-	2,03			2,03		2,03	2,56	2,72
передача 8	-	2,84			2,84		2,84	3,08	3,61

грузоподъемность щита – 39,2 кН (см. табл. 2.14); тяговое усилие лебедки – 66,5 кН (см. табл. 2.14). коэффициент mТ – 0,14 (см. табл. 2.12); коэффициент mГ – 0,7 (см. табл. 2.12); коэффициент К – 0,66 (см. табл. 2.13), коэффициент μСЦ – 0,4 (прим. к формуле (2.18)).

Определяем касательную силу тяги трактора на второй передаче по

формуле (2.13)

FК =

5,88 × 0,7

1,09

= 38,11кН .

Определяем вес трелюемой пачки по значению касательной силе тяги по формуле (2.12)

38,11 - 93 × (0,14 × cos(50 ) + sin(50 ))

Q = .

0,66 × (0,14 × cos(50 ) + sin(50 )) + (1 - 0,66) × (0,7 × cos(50 ) + sin(50 ))

С учётом того, что пачки будет равен

cos(50) = 0,996

и sin(50 ) = 0,087

вес трелюемой

Q = 38,11 - 93 × (0,14 × 0,996 + 0,087)

0,66 × (0,14 × 0,996 + 0,087) + (1 - 0,66) × (0,7 × 0,996 + 0,087)

= 41,13кН

Проверяем вес пачки на ограничение по грузоподъемности щита по формуле (2.14)

Q £ 39,2 0,66 = 59,4кН .

Проверяем вес пачки на ограничение по тяговому усилию лебедки по формуле (2.15)

Q £ 66,5 × 0,9

0,7 × cos(50) + sin(50)

= 66,5 × 0,9

0,7 × 0,996 + 0,087

= 76,34кН .

Из результатов расчётов видно, что минимальный вес трелюемой пачки, определённой по значению касательной силы тяги, удовлетворяет ограничением грузоподъёмности щита и тяговому усилию лебёдки. По-

этому принимаем

Q = 41,13кН

. Проверяем вес трелюемой пачки по усло-

вию сцепления трактора с грунтом. Для этого находим сцепной вес трак- тора по формуле (2.18)

РСЦ

= 93 + 0,66 × 41,13 = 120,15кН

Определяем силу тяги трактора по сцеплению по формуле (2.17)

FСЦ

= 0,4 *120,15 = 48,06кН .

При сравнении касательной силы тяги и силы тяги по сцеплению с грунтом, видим, что условие (2.16) соблюдается: 48,06 > 38,11.

Определяем расчётный объём пачки по формуле (2.20)

(41,13 - 41,13 × 0,2) =4,11м3 .

8,0

КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Курсовое проектирование по дисциплинам «Технология и оборудо- вание лесозаготовок» и «Технология и оборудование лесопромышленного производства» состоит из комплекса практических задач по технологии и организации лесозаготовительного производства и конструктивным расчё- там оборудования. Задачи связаны общими исходными данными, техноло- гическим процессом и уровнем переработки древесного сырья. В задании указаны основные показатели технологического процесса лесозаготовок, которые служат основой для проектирования. Проект состоит из поясни- тельной записки и графической части. Название и последовательность раз- делов в учебном пособии даны в соответствии с содержанием пояснитель- ной записки по дисциплине «Технология и оборудование лесозаготовок». Графическая часть включает чертежи и схемы выбранного технологиче- ского оборудования и процессов лесосечных работ или нижнескладского производства.

Введение

Во введении дается краткое описание современного уровня и бли- жайших перспектив развития лесопромышленного комплекса и его связь с лесным хозяйством. Отмечаются особенности и задачи, стоящие перед ле- созаготовительным производством, которые необходимо связать с темой и содержанием проекта и отразить их в ходе его выполнения. При написании введения следует использовать материалы учебной литературы, периоди- ческой печати и ресурсы Internet.