Колесный трелевочный трактор

Министерство образования  РБ

УО “Белорусский государственный  технологический университет”

 

 

 

 

Кафедра лесных машин  и технологии лесозаготовок

 

 

 

 

 

Курсовая работа по дисциплине

“Лесотранспортные машины”

 

 

Колесный трелевочный  трактор

 

 

 

Выполнил׃ студент 4 курса, 5группы,

факультета ТТЛП

Арико С.Е.

Проверил׃   Лой  В.Н.

 

 

 

 

 

Минск 2005 г.

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение                                                                                                3

1. Назначение и условия работы проектируемой машины             4
2. Выбор двигателя                                                                              6
3. Выбор основных узлов машины                                                   12
4. Выбор передаточных чисел силовой передачи                         15
5. Тяговая характеристика машины и их анализ                             21
6. Тепловой расчет двигателя                                                           25
7. Определение нагрузок на оси и колеса трелевочного        трактора                                                                                           30
8. Производительность трактора                                                    35
9. Расчет сцепления                                                                          37

Заключение                                                                                         39

Список использованной литературы                                                40

Приложение                                                                                         41 

ВВЕДЕНИЕ

Лесными машинами, в соответствии с типовой учебной программой дисциплины “Лесные машины”, называются применяемые в лесной промышленности машины для подвозки и вывозки леса. Лесные машины служат базой для большого семейства лесосечных, дорожно-строительных и других машин, используемых в лесной промышленности.

Транспорт леса является составной, наиболее энергоемкой частью производственного процесса лесозаготовительного производства и включает подвозку (трелевку) и вывозку деревьев (хлыстов, сортиментов). Для трелевки применяются трелевочные тракторы и специальные машины, созданные на их базе, а для вывозки – лесовозные автомобили, тракторы, тепловозы.

Режимы работы трелевочного трактора во многом определяются технологическим процессом лесозаготовок. Рабочий цикл трелевочного трактора с чекерной оснасткой включает следующие фазы: холостой ход, маневры перед сбором пачки, сбор пачки, грузовой ход, разгрузка пачки.

В связи с этим особенностями работы лесных машин большое значение приобретают следующие требования: высокая надежность и топливная экономичность, хорошие динамические свойства и приспособляемость к неустановившимся режимам работы; быстрый и надежный запуск двигателя при низких температурах окружающего воздуха; необходимые тягово-сцепные и скоростные свойства, обеспечивающие эффективную работу в тяжелых условиях эксплуатации.

 

1. НАЗНАЧЕНИЯ И УСЛОВИЯ РАБОТЫ ПРОЕКТИРУЕМОЙ  МАШИНЫ

В курсовом проекте необходимо разработать трелевочный трактор, у которого рейсовая нагрузка составляет 2 м³ при скорости рабочего хода 8 км/ч и ограничении по весу до 60 кН.

Трелевочные трактора необходимы для трелевки деревьев, хлыстов или  сортиментов от места валки к  погрузочному пункту в соответствии с технологической картой разработки лесосеки.

Трелевка древесины осуществляется по специально подготовленному волоку, расположенным определенным образом на лесосеке. При трелевке трелевочная машина движется в различных дорожных и климатических условиях при больших перегрузках двигателя и должны обладать хорошей маневренностью.

В настоящее время  наибольшее распространение при трелевке получили трелевочные трактора с канатно-чокерным технологическим оборудованием, что связано с простотой конструкции и возможностью сбора пачки и трелевки древесины через участки с плохой несущей способностью грунтов( заболоченные участки волока, различные водные препятствия и др.).

Исходя из условий  охраны окружающей среды наиболее перспективными являются колесные трактора с шарнирно-сочлененной рамой. Они меньше повреждают грунт, чем гусеничные трактора, и более маневренные, чем трелевочные трактора с управляемыми передними колесами.

  Проанализировав все преимущества и недостатки различных типов трелевочных тракторов и их технологического оборудования я принял решение спроектировать трелевочный трактор на базе трактора МТЗ-82Л схема которого приведена на рис. 1.1., техническая характеристика в таблице 1.1

 

 

 

 

Рис. 1.1. Трелевочная машина МТЗ-82Л

1 – гидроцилиндр; Защитные ограждения: 2, 3 – капота; 5 – боковых стекол  кабины; 6 – крыши кабины; 7 – задних и боковых фар; 9 – трелевочного приспособления; 10 – заднего стекла кабины; 16 – задних габа-ритных фонарей; 17 – передних габаритных фонарей; 18 – нижней части трактора;

4 – искрогаситель системы выпуска; 8 – боковые фары; 11 – канатонаправляющий блок; 12 – упорный щит трелевочного приспособления; 13- канатонаправляющий блок;

14 – откидывающая опора; 15 –  карданный вал; 19 – рама толкателя; 20 – базовый трактор; 21 – отвал; 22 – выключатель боковых фар

 

Лебедка предназначена для подтаскивания деревьев к трактору, формирования пачки, транспортировки пачки в полуподвешенном состоянии.

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.1.

Наименование показателя	МТЗ-82Л
Двигатель	Д-243
Мощность, кВт	60
масса, кг	4700
Скорость, км/ч	2,5–33,38
Длина, мм	3930
Ширина, м	1970
Высота, м	2805
Колея, мм:	2100
Дорожный просвет, мм	470
Тяговое усилие лебедки, кН	60
Объем пачки, м3	5

2. ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ

2.1 Определение мощности двигателя

Мощность двигателя  лесотранспортной машины определяется по формуле׃

, где

Р_к – касательная сила тяги на ведущих органах тягача, потребная для преодоления силы сопротивления движению лесотранспортной машины, Н;

v_a – скорость движения, км/ч;

η_тр – механический КПД трансмиссии;

Касательная сила тяги определяется из уравнения тягового баланса׃

Р_К=∑Р_СОПР=Р_f ±Р_i±P_j+P_w+P_kp

Для наиболее характерных  способов транспортировки древесины  расчетная формула для нахождения Р_к будет иметь следующий вид (трелевка в полупогруженном состоянии)׃

Р_к=(G+

)·(f₁+i)+ ·(f₂+i), где

G – сила веса тягача, Н;

 

 

 – сила веса части пакета, размещенной на тягаче и увеличивающей  его сцепной вес, Н;

f₁ – коэффициент сопротивления качению тягача;

i – уклон дороги (волока);

 – сила веса части пакета  волочащейся по земле, Н;

f₂– коэффициент сопротивления скольжению волочащейся части пачки.

При трелевке деревьев в полупогруженном  состоянии на колесных тракторах׃

 ,

,

 ,где

Q-вес трелюемой пачки, Н

ρ –плотность древесины, кг/ ,

V-объем трелюемой пачки, .

 ,Н

Коэффициенты сопротивления  движению f₁ и f₂ в зависимости от типа дороги, способа транспортировки, вида тягача и подвижного состава выбираем из приложения.

Эксплуатация лесотранспортных машин происходит в сложных условиях, когда значения Р_К и v_a изменяются в широких пределах из-за резкого колебания коэффициентов сопротивления движению, размера и силы веса транспортируемых пачек. Поэтому мощность двигателя определяется для трех следующих случаев ( таблица 2.1).

 

 

 

 

Вариант	f1 и f2	Уклон i	Скорость движения
1	f1=0,2 и f2=0,2	0,06	5 м/с
2	f1=0,15 и f2=0,175	0,012	6,5 м/с
3	f1=0,1 и f2=0,15	0	8 м/с

 

Для определения веса трелюемой пачки примем плотность  свежесрубленной древесины ρ=900 кг/ .

 Н

Р_К1=(60+11,772)·(0,2+0,06)+5,886·(0,2+0,06)=20,19 кН.

Р_К2=(60+11,772)·(0,15+0,012)+5,886·(0,175+0,012)=12,73 кН.

Р_К3=(60+11,772)·0,1+5,886·0,15=8,06 кН.

Для последующих расчетов будем принимать наибольшее значение мощности.

Правильность определения мощности двигателя проверяется по величине удельной мощности (кВт/т)׃

N_e – максимальная мощность двигателя, кВт

G – масса тягача без груза, т.

Значения удельной мощности N_уд проектируемых лесотранспортных машин должны находиться в следующих пределах׃ колесные трелевочные машины – 13…17.

Т.о. мощность определена правильно.

2.2. Выбор двигателя. Определение основных размеров и параметров двигателя

Двигатель выбираем по наибольшей расчетной мощности из методического пособия [1]. Наиболее подходящий двигатель – Д-248.1 (N_e=37 кВт).

Предоставим основные характеристики данного двигателя׃

Дизельный двигатель  с наддувом; n=1800 об/мин; i=4Р; d=110 мм; S=125 мм; v_s=4,75 л; ε=15; G_Д=750 кг; g_eн=220 г/кВт·ч.

Поскольку мощность серийного двигателя отличается от мощности необходимого двигателя, то определим основные размеры двигателя.

Определение диаметра цилиндра (мм) производится по формуле:

,

где τ- число тактов рабочего цикла( примем 4);

p_e- среднее эффективное давления, МПа( примем 0,8);

ψ- отношение хода поршня к диаметру цилиндра( примем 1,136);

n- частота вращения коленчатого вала, об/мин( примем 1800).

мм,

Определим литровую мощность:

,

где V_s-рабочий объем цилиндра, л

 

 

кВт/л

Определим удельную массу  двигателя:

,

л/кВт,

Средняя скорость поршня:

,

м/с,

Полученные значения параметров соответствуют дизельному тракторному двигателю без наддува.

2.3. Построение скоростной характеристики

Скоростная характеристика двигателя с некоторым приближением может быть построена по эмпирическим формулам С. Р. Лейдермана׃

 

N_eн– максимальная мощность двигателя, кВт.

n – искомая частота вращения коленчатого вала, об/мин.

 

 

n_eн– частота вращения, соответствующая максимальной мощности, об/мин.

M_e– крутящий момент двигателя, Н·м.

g_eн – удельный расход топлива при максимальной мощности двигателя г/(кВтּч).

G_т- часовой расход топлива.

А, В, А_о, В_о, С_о – постоянные коэффициенты Лейдермана.