Кафедра «Оборудование лесного комплекса»

Кафедра «Оборудование лесного комплекса»

 

МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ В ЛЕСНОМ И ЛЕСОПАРКОВОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Методические указания к выполнению практических работ

студентами очного обучения по направлению

250100 «Лесное дело», профиль подготовки «Лесное хозяйство»

 

 

Брянск 2013

 

 

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Брянская государственная инженерно-технологическая академия»

 

Кафедра «Оборудование лесного комплекса»

 

 

Утверждены научно-методическим

советом БГИТА

протокол № ___ от ________ 2013 г.

 

 

МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ В ЛЕСНОМ И ЛЕСОПАРКОВОМ ХОЗЯЙСТВЕ

 

Методические указания к выполнению практических работ

студентами очного обучения по направлению

250100 «Лесное дело», профиль подготовки «Лесное хозяйство»

 

 

Брянск 2013

 

Составители: Сосновский В.Я. к.т.н., доцент кафедры ОЛК

Чайка О.Р. к.т.н., доцент кафедры ОЛК

 

Рецензент: Тихомиров П.В., доцент кафедры ТС

 

 

 

Рекомендованы редакционно-издательской и учебно-методической комиссиями

механико-технологического факультета.

Протокол №____ от______________2013 г.

 

 

Содержание

 

 

Введение. 4

1 Расчет баланса мощности трактора. 5

2 Определение тягового сопротивления лесохозяйственных орудий. 8

3 Расчет мощности потребной для работы фрезерной почвообрабатывающей машины 11

4 Комлектование МТА.. 14

5 Определение потребности в топливе и смазочных материалах. 21

6 Выбор способа движения МТА и расчет коэффициента рабочих ходов. 25

7 Планирование технического обслуживания и ремонта машин. 30

Рекомендуемая литература. 36

 

Введение

Основой повышения производительности труда в лесном хозяйстве является комплексная механизация всех трудоемких технологических процессов, которая достигается использованием системы машин, взаимно увязанных по своим технико-экономическим и технологическим показателям, обеспечивающих последовательное выполнение основных и дополнительных операций всего технологического цикла.

Парк машин для лесного хозяйства и садово-паркового строительства включает в себя около 600 наименований специальных, общего назначения и заимствованных из других отраслей машин и механизмов. Задача работников лесного хозяйства–обеспечить экономичное и высокопроизводительное его использование.

Работа технологического комплекса машин и отдельных машинно-тракторных агрегатов зависит от правильного подбора технологических машин и орудий, тяговых тракторов, являющихся основными энергетическими средствами в лесном хозяйстве.

Для выполнения этих задач необходимы теоретические знания по рациональной эксплуатации машинно-тракторных агрегатов в разных условиях лесохозяйственного производства.

При выполнении практических работ студенты приобретут практические знания по технологическим расчетам при комплектовании машинно-тракторных агрегатов и их техническом обслуживании.

 

 

 

Комлектование МТА

Комплектование машинно-тракторных агрегатов включает расчет его состава, выбор режима работы и соединение машин в агрегат. Приводится обоснование выбора конкретной машины и трактора, рабочей передачи трактора, количество машин в агрегате, фронта сцепки и дается оценка правильности расчета состава МТА по коэффициенту загрузки или использования эффективной мощности трактора.

 

4.1 исходные данные и методические указания к выполнению работы

 

Исходные данные для выполнения работы приведены в таблице 4.1.

 

Выбор скорости движения трактора и рабочей передачи

 

При выполнении производственных операций целесообразна такая скорость движения агрегата, при которой обеспечивается высокое качество работы и оптимальная загрузка трактора.

Рациональный диапазон рабочих передач и скоростей движения определяют по тяговой характеристике трактора. Так, для трактора МТЗ-82 в агрегате с сеялкой СЛУ-5-20 при посеве семян сосны обыкновенной на постоянном питомнике рекомендуется использовать 3 передачу, скорость движения 7,2 км/ч, при этом фактическая скорость не должна выходить за пределы технологически допустимой, т.к. ухудшается качество работ или работа невозможна вообще.

Значения технологически допустимых скоростей приведены в таблице 4.2

 

Таблица 4.1- Исходные данные

Номер варианта	Марка трактора	Марка орудия	Тяговое сопротивление орудия, кН	Уклон местности, град.
	ЛХТ-100А	МЛУ-1	9,1
	ЛХТ-100А	СЛГ-1	5,7
	МТЗ-82	СЛУ-5-20	7,6
	МТЗ-82	1ПТУ-4	11,6
	МТЗ-82	НРУ-0,5	1,7
	ДТ-75М	ПЛН-4-35
	ЛХТ-100А	ПЛ-1
	МТЗ-82	ПЛН-3-35
	ЛХТ-100А	ПКЛ-70	11,5
	МТЗ-82	КЛБ-1,7	3,2
	ЛХТ-100А	МЛУ-1
	ЛХТ-100А	СЛГ-1	6,2
	МТЗ-82	СЛУ-5-20	7,0
	МТЗ-82	1ПТУ-4
	МТЗ-82	НРУ-0,5	1,5
	ДТ-75М	ПЛН-4-35
	ЛХТ-100А	ПЛ-1
	МТЗ-82	ПЛН-3-35
	ЛХТ-100А	ПКЛ-70	9,5
	МТЗ-82	КЛБ-1,7	2,8
	МТЗ-82	КПС-4	5.9

 

 

Расчет тяговых показателей трактора

 

Тяговые показатели сельскохозяйственных тракторов, как правило, снимаются на стерне, а промышленных – на твердом грунте. Поэтому для каждого трактора и конкретных почвенных условий должны проводиться расчеты крюкового усилия.

Уравнение тягового баланса трактора при неравномерном движении имеет вид

 

 

где - угол подъема, град;

- коэффициент сопротивления перекатыванию трактора, который зависит от почвенных условий, типа движителя и его состояния. Ориентировочно значения коэффициента берутся из таблицы 4.3.

При практических расчетах сопротивлением воздуха пренебрегают, ввиду его малого значения.

 

Таблица 4.2 - Рекомендуемые скорости движения машинно-тракторных

агрегатов на основных операциях

 

Наименование производственных процессов	Значения допустимых скоростей, км/час
Вспашка обычными плугами	4, 0 - 7,5
Вспашка скоростными плугами	6, 0 – 9,0
Лущение дисковыми лущильниками	6,0 – 10,0
Боронование зубовыми боронами	4,0 – 8,0
Культивация сплошная плоскорежущими лапами	6,0 – 12,0
Культивация сплошная пружинными лапами	6,0 – 7,0
Прикатывание	7,0 – 11,0
Обработка штанговыми культиваторами	5,0 – 7,0
Внесение удобрений	6,0 – 12,0
Посев сидератов	7,0 – 11,0
Внесение удобрений туковыми сеялками	6,0 – 9,0
Посев на открытых площадях	4, - 6,0
Посадка лесопосадочными машинами	1,8 – 3,5
Обработка почвы комбинированными агрегатами	4,0 – 8,0
Опрыскивание, опыливание	5,0 – 7,0
Срезание кустарника кусторезами	1 – 2 передача
Расчистка вырубок от порубочных остатков	1 – 2 передача
Корчевка пней	1 передача
Вычесывание корней	3,5 – 5,0
Перевозка тракторными прицепами	До 15
Лесоводственный уход кусторезами осветлителями	2,5 – 4,5

 

 

Таблица 4.3 - Коэффициенты сопротивления перекатыванию

и сцепления тракторов с почвой

 

Характеристика несущей поверхности трактор	Колесные тракторы	Гусеничные тракторы
Коэффици- ент сопро- тивления перекатыва- нию, f	Коэффици- ент сцеп- ления с почвой (сухая по- верхность), μ	Коэффици-ент сопро- тивления перекатыва- нию, f	Коэффици- ент сцеп- ления с почвой (сухая по- верхность), μ
Сухая грунтовая дорога на плотном грунте	0,04	0,7-0,8	0,06-0,07	0,9-1,0
Сухая грунтовая дорога на песчаном грунте	0,06-0,08	0,6-0,7	0,08-1,0	1,0-1,1
Луг скошенный	0,08-1,0	0,5-0,6	0,08	1,2
Плотная (старая) залежь	0,05-0,07	0,6-0,7	0,06-0,07	0,9-1,0
Свежая (2-3 летняя) залежь	0,06-0,08	0,6-0,7	0,07	1,1
Стерня сухая	0,10-0,12	0,07	0,07-0,08	1,0
Стерня влажная	0,12-0,14	0,5	0,08	0,9
Лущеное поле	0,12-0,16	0,5-0,6	0,09-0,10	0,6
Слежавшаяся пахота	0,12-0,16	0,5	0,08-0,09	0,7
Свежевспаханное поле	0,18-0,20	0,4	0,1-0,12	0,6
Поле, подготовленное к посеву, посадке	0,16-0,18	0,4-0,6	0,10-0,12	0,5-0,6
Болото	0,25	0,1	0,12-0,18	0,3-0,4
Задернелая, нераскорчеванная, неочищенная лесосека	0,18-0,25	0,5	0,12-0,15	0,8-0,9
Свежая, нераскорчеванная, очищенная лесосека	0,16-0.18	0,6-0,7	0,10-0,12	0,9-1,0
Закустаренная заболоченная площадь	0,18-0,20	0,4	0,12-0,14	0,6-0,7

 

При равномерном движении уравнение тягового усилия трактора имеет вид:

 

При малых значениях , cos = 1, sin = , где - уклон местности, ‰, установленный в задании.

Уравнение тягового усилия трактора при равномерном движении на подъеме имеет вид:

 

 

где – вес трактора, (массы тракторов приведены в таблице 4.6) Н;

- коэффициент, определяющий долю веса трактора, воспринимаемого ведущими колесами трактора; для колесных тракторов со всеми ведущими колесами и гусеничных = 1; для колесных тракторов с задними ведущими колесами = 2/3.

- коэффициент сцепления, берется из таблицы 4.3.

- касательная сила тяги трактора, Н;

- тяговое усилие трактора на крюке, Н, которое преодолевает сопротивление машин, агрегатируемых с трактором.

- сила инерции, Н;

- сила сопротивления воздуха, Н;

– вес трактора, Н.

Касательная сила тяги трактора возникает в результате взаимодействия его движителя с несущей поверхностью и максимальное ее значение не может быть больше силы сцепления , в противном случае произойдет остановка трактора из-за буксования, определяется по формуле:

 

 

где - эффективная мощность двигателя, (таблица 1.3),кВт;

- к.п.д. трансмиссии; для колесных тракторов при работе на основных передачах = 0,91-0,92; для гусеничных = 0,86-0,83;

- мощность на валу отбора мощности, затрачиваемая на привод машин с активными рабочими органами, кВт;

- теоретическая скорость движения трактора, км/ч, подбираемая в зависимости от рекомендуемой скорости движения для данной производственной операции (таблица 4.2).

Сила сцепления определяется по формуле:

 

Комплектование МТА

 

После расчета крюкового усилия трактора и рабочего сопротивления машины (орудия) производится комплектование машинно-тракторного агрегата.

Не всегда одна машина достаточно загружает трактор. Для более полного использования тягового усилия трактор агрегатируется с несколькими рабочими машинами (орудиями) с применением сцепки.

Число машин в агрегате определяется по формуле

 

 

где - тяговое усилие трактора на данной передаче, Н;

- тяговое сопротивление рабочей машины, Н.

Тяговое сопротивление широкозахватного агрегата , состоящего из набора одинаковых технологических машин или комбинированного агрегата, состоящего из набора различных технологических машин, рассчитывается по формуле, Н:

 

 

где и - тяговое сопротивление технологических машин, входящих в агрегат, Н;

и - число машин, входящих в агрегат, шт.;

- тяговое сопротивление сцепки, Н.

Сопротивление сцепки рассчитывается по формуле, Н:

 

 

где - масса сцепки, кг, (таблица 4.4);

– ускорение свободного падения, м/с ;

- коэффициент сопротивления перекатыванию сцепки

(таблица 4.4).

Для культиваторов и борон = 0,18…0,22; для лесопосадочных машин

= 0,20…0,25

Эффективность агрегата оценивается по величине коэффициента использования тягового усилия трактора на выбранной передаче

 

 

где - общее сопротивление агрегата, Н;

- тяговое усилие трактора на данной передаче, Н.

В лесном хозяйстве оптимальным коэффициентом использования тягового усилия трактора считается такой, который при подготовке почвы составляет 0,85…0,90; на предпосевной обработке почвы и посеве – 0,90…0,95.

Таблица 4.4 - Техническая характеристика универсальных сцепок

 

Показатель	Марка сцепки
СП-16	СП-11	СГ-21	С-11У	С-18А	СН-75
Максимальная ширина захвата, м	16,0	10,9		14,4	21,6
Общая масса, кг
Габаритные размеры в транспортном положении, м:
длина	4,5	3,4	12,3	6,9	8,1	9,1
ширина	5,0	7,3	5,6	4,5	5,8	3,3
высота	1,2	1,3	2,9	1,3	1,4	1,2
Тип опорных колес	Пневматические	Металлические	Пневматические

 

 

Таблица 4.5 - Значения коэффициента сопротивления передвижению

машин и сцепок на колесах

 

Характеристика несущей поверхности	Колеса с пневматическими шинами	Колеса с металлическим ободом
Культивированное и боронованное поле	1,15 – 0,18	0,20 – 0,25
Жнивье после дождя, осевшая пахота	0,11 – 0,14	0,15 – 0,20
Стерня сухая	0,08 – 0,10	0,10 – 0,15
Сухой луг, целина, крепкая дернина, грунтовая сухая дорога	0,05 – 0,07	0,06 – 0,08

 

 

 

Планирование технического обслуживания и ремонта машин

Постоянное содержание тракторов и лесохозяйственных машин в исправном состоянии достигается планомерным осуществлением системы мероприятий по их техническому обслуживанию, которое носит планово-предупредительный характер. Она заключается в комплексе обязательных, планомерно проводимых технических мероприятий, обеспечивающих исправное техническое состояние машин и постоянную их готовность к работе.

Эта система предусматривает: эксплуатационную обкатку, ежесменное, плановое и сезонное техническое обслуживание, техосмотр, ремонт и хранение машин. Все виды технического обслуживания проводятся в планируемые сроки, хотя в зависимости от конкретных условий использования машин допускается отклонение фактической периодичности технического обслуживания (ТО) тракторов в пределах 10%.

 

7.1 Цель работы и методические указания к ее выполнению

 

Работа выполняется с целью приобретения практических навыков по планированию технического обслуживания тракторов.

Ремонты проводятся по потребности в зависимости от технического состояния машин. Все ТО планируются по наработке в мото-часах.

Планово-предупредительная система технического обслуживания и ремонта предусматривает ежесменное техническое обслуживание (ЕТО), плановое техническое обслуживание №1 (ТО-1), №2 (ТО-2), №3 (ТО-3),текущий ремонт (ТР) и капитальный ремонт (КР).

Ежесменное техническое обслуживание проводят перед началом работы или в конце смены. ЕТО включает визуальный контроль технического состояния всех агрегатов машины, смазку, заправку топливом, водой и другими рабочими жидкостями.

Основное назначение ТО-1- проверка состояния узлов системы питания, электрооборудования, очистка топливных и масляных фильтров, воздухоочистителя, смазка механизмов консистентной смазкой, проверка и дозаправка картеров жидкой смазкой.

Техническое обслуживание ТО-2 включает выполнение операций ТО-1, производится замена масла в двигателе, при необходимости регулируют клапанный механизм, топливную аппаратуру, приборы электрооборудования, сцепление, ходовую часть, механизмы управления.

Техническое обслуживание ТО-3 включает в себя операции, проводимые при ТО-1, ТО-2 и предусматривает углубленный контроль и регулировку агрегатов путем их частичной разборки, промывку системы охлаждения и смазки, устранение неисправностей.

Сезонное техническое обслуживание (СО) включает в себя комплекс работ по подготовке машины к летней или зимней эксплуатации.

Потребность в техобслуживании каждого трактора за планируемый период определяется графиком или аналитически.

Исходные данные для выполнения работы приведены в таблице 7.1.

Количество технических обслуживаний трактора аналитическим способом определяется из выражения

 

 

(11)

 

где - количество технических обслуживаний, шт.;

- общая продолжительность работы, мото-ч.;

, - соответственно, периодичность проведения последующего и

определяемого технического обслуживания.

По наработке на начало сезона определяется вид последнего ТО и количество часов до очередного ТО в текущем сезоне.

 

По данным ВНИИЛМа среднесменная наработка трактора ЛХТ-100А, ТДТ-55 при семичасовом рабочем дне составляет 4,5-5 мото-часов. [20, с. 35].

Количество рабочих смен, которое должен отработать трактор до очередного технического обслуживания, определяется путем деления периодичности ТО на сменный расход топлива. При установлении последующего техобслуживания не учитывается продолжительность (час) на его проведение.

Для трелевочных, лесохозяйственных тракторов порядок проведения технических обслуживаний по номерам[20, с. 36]: 1-1-2-1-1-2-1-1-3-1…; для тракторов сельскохозяйственного назначения порядок проведения ТО: 1-1-1-2-1-1-1-2-1-1-1-2-1-1-1-3-1…

Периодичность проведения технических обслуживаний и ремонтов приведены в таблице 7.2. Продолжительность и трудоемкость технических обслуживаний приведены в таблице 7.3.

По формуле (7.1) производится расчет числа номерных технических обслуживаний для всех тракторов запроектированного машинно-тракторного парка.

Результаты расчетов оформляются в виде таблицы 7.4.

 

 

Таблица 7.1 – Исходные данные

 

Номер варианта	Марка трактора	Номер трактора	Наработка на начало сезона	Наработка за сезон
	ЛХТ-100А
ЛХТ-100А
МТЗ-82
	ТДТ-55
ТДТ-55
Т-16М
	МТЗ-82
МТЗ-82
ЛХТ-100А
	ДТ-75
ДТ-75
ЮМЗ-6
	ЛХТ-100А
МТЗ-82
МТЗ-82
	Т-100М
Т-100М
Т-40А
	ЛХТ-100А
Т-100М
МТЗ-82
	МТЗ-80
ТДТ-55
ТДТ-55
	ДТ-75
ДТ-75
Т-40А
	ТДТ-55
ТДТ-55
Т-16М
	МТЗ-82
МТЗ-82
ЛХТ-100А
	ДТ-75
ДТ-75
ЮМЗ-6
	Т-100М
Т-100М
Т-40А
	ЛХТ-100А
Т-100М
МТЗ-82
	МТЗ-80
ТДТ-55
ТДТ-55
	ДТ-75
ДТ-75
Т-40А
	ЛХТ-100А
ЛХТ-100А
МТЗ-82
	ТДТ-55
ТДТ-55
Т-16М
	МТЗ-82
МТЗ-82
ЛХТ-100А
	ДТ-75
ДТ-75
ЮМЗ-6

 

 

Таблица 7.2 - Периодичность проведения технических обслуживаний

и ремонтов тракторов

 

Марка трактора	Выработка трактора,
Наименование техобслуживаний и ремонтов
№1	№2	№3	Теку- щий (ТР)	Капи- тальный (КР)
Т-100, Т-100М, Т-100МБТС
Т-74, ДТ-75
ЛХТ-100А, ТДТ-55				по потребности
МТЗ-80/82
ЮМЗ-6М
Т-40, Т-40А
Т-16, Т-16М

 

Примечание кг - количество израсходованного топлива

 

 

Таблица 7.3 - Продолжительность и трудоемкость технического

обслуживания тракторов

 

Техни- ческое обслу- живание	Показатели	Марки тракторов
Т-130 Т-100М	ДТ-75, ЛХТ-55	«Бела-русь»	Т-40, Т-40А, ЮМЗ-6М	Т-25А Т-16М
ЕО	Продолжительность: без механизации	0,6	0,5	0,4	0,4	0,4
с механизацией	0,4	0,4	0,3	0,3	0,3
Трудоемкость: без механизации	0,7	0,7	0,6	0,5	0,4
ТО-1	Продолжительность: без механизации	2,3	1,4	1,3	1,2	1,0
с механизацией	1,5	1,1	1,0	1,0	0,5
Трудоемкость: без механизации	4,0	2,7	2,3	2,3	1,2
с механизацией	2,7	2,3	2,0	1,7	1,0
ТО-2	Продолжительность: без механизации	10,0	6,0	5,0	4,0	3,0
с механизацией	6,0	4,0	3,0	3,0	3,0
Трудоемкость: без механизации	22,0	12,0	12,0	11,0	5,0
с механизацией	13,0	8,5	7,5	6,0	3,0
ТО-3	Продолжительность: без механизации	18,0	14,0	12,0	10,0	10,0
с механизацией	11,0	8,0	7,0	6,0	6,5
Трудоемкость: без механизации	40,0	32,0	28,0	22,0	12,0
с механизацией	24,0	20,0	17,0	15,0	8,0
Сезонное техни- ческое обслужи-вание	Трудоемкость	30,0	25,0	25,0	20,0	10,0

 

Таблица 7.4 – Расчет количества технических обслуживаний

машинно-тракторного парка.

 

Марка и хозяйственный номер трактора	Наработка к началу сезона, мото-час.	Наработка за сезон, мото-час.	Число технических обслуживаний
ТО-1	ТО-2	ТО-3

 

По данным аналитического расчета, используя данные таблицы 27, составляется план проведения технического обслуживания и ремонта тракторов всех марок, необходимых для выполнения технологических операций, согласно графику загрузки агрегатов во времени.

Дату проведения очередного технического обслуживания определяют исходя из равномерного роста наработки в течение сезона. В качестве примера приведена таблица 7.3.

 

 

Таблица 7.5 – План технического обслуживания и ремонта тракторов

 

Вид ТО	Наработка в мото-ч нарастающим итогом	Дата проведения ТО	Продолжитель- ность ТО, час	Трудоемкость, чел-час
ЛХТ-55 №1
ТО-1		30.07	1,4	2,7
ТО-1		15.08	1,4	2,7
ТО-2		16.09	1,4	2,7
ТО-1		15.08-17.08	6,0	12,0
МТЗ-82 №1
ТО-1		16.08	1,3	2,3
ТО-1		28.08	1,3	2,3

 

Рекомендуемая литература

 

1 Общие требования к структуре и оформлению учебной текстовой документации. Стандарт организации СТО БГИТА УМД 2011.-81 с.

1. Винокуров, В.Н Машины и механизмы лесного хозяйства и садово-паркового строительства/В.Н. Винокуров, Г.В. Силаев, А.А. Золоторевский; под ред.В.Н. Винокурова. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 400 с.

2. Заикин, А.Н. Машины и механизмы: Текст лекций/А.Н. Заикин, В.Я. Сосновский, Г.Н. Кривченкова. – Брянск: БГИТА, 2012. – 156 с.

 

 

 

Чайка Олег Ростиславович

Сосновский Виктор Яковлевич

 

Машины и механизмы в лесном и лесопарковом хозяйстве

 

Кафедра «Оборудование лесного комплекса»