Лесотранспортные машины

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

 

УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

КАФЕДРА ЛЕСНЫХ МАШИН И ТЕХНОЛОГИИ ЛЕСОЗАГОТОВОК

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

 

 

 

 

 

ПО  ДИСЦИПЛИНЕ:

 

«лесотранспортные машины»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент ф-та ТТЛП

специальности ТЛ

3-го курса

Мацур М.В.

 

Проверил: Лой В.Н.

 

 

 

 

Минск 2007

 

 
Реферат

 

В данной курсовой работе описывается назначение проектируемой машины, производится выбор двигателя. Определяется мощность двигателя, его основные размеры и строится внешняя скоростная характеристика. Производится выбор основных узлов и передаточных чисел силовой передачи проектируемой машины. Выбирается сцепление, коробка передач, раздаточная коробка, карданная передача, главная передача, полуось, колесный редуктор, ходовая часть, механизм управления и тормоз. Строится графическая зависимость тяговой и динамической характеристик машины. По графической зависимости производится анализ тяговых свойств машины. Рассчитывается сменная и годовая производительность лесовозного автомобиля.

Графическая часть включает чертеж формата А1, который состоит из скоростной характеристики двигателя, тягово-динамической характеристики машины и кинематической схемы трансмиссии.

 

  Содержание

 

Введение…………………………………………………………………………..5

1. Назначение проектируемой машины и условия ее работы……………….6-7

2. Выбор двигателя………………………………………………………….....…8

2.1 Определение  мощности двигателя……………………………………….8-11

2.2. Определение основных  размеров двигателя…………………………..11-12

2.3. Построение внешней скоростной характеристики двигателя………..13-16

3. Выбор основных узлов и передаточных чисел

силовой передачи проектируемой машины………………………………..….17

3.1 Общие положения……………………………………………………......17-18

3.2 Выбор передаточных  чисел силовой передачи колесных  машин….....18-21

3.3. Сцепления…………………………………………………………….…......21

3.4. Коробки передач……………………………………………………........21-25

3.5. Раздаточные коробки………………………………………………..…..25-26

3.6. Карданные передачи……………………………………………………..…26

3.7. Главные передачи……………………………………………………..….....27

3.8. Полуоси и колесные  редукторы…………………………………………...27

3.9. Ходовая часть………………………………………………………….…....28

3.10. Механизмы управления………………………………………….….....28-29

3.11. Тормоза………………………………………………………………....29-30

4. Тяговая и динамическая характеристики проектируемой машины... …...31

4.1. Построение характеристик……………………………………………...31-37

4.2. Анализ тяговых свойств  машины………………………………………37-39

5. Определение производительности проектируемой машины…   ……… ...40

5.1. Общие указания…………………………………………………............... ..40

5.2. Расчет сменной  производительности лесовозного  автомобиля……...40-41

5.3. Расчет годовой  производительности………………………………………41

Заключение…………………………………………………………………...…..42

Литература………………………………………………………………………..43

 

 

 

Введение.

 

           Лесными машинами называют применяемые в лесной промышленности машины для подвозки и вывозки леса. Лесные машины служат базой для множества лесосечных, дорожно-строительных и других машин, используемых в лесной промышленности.

Условия эксплуатации лесных машин сложнее и многообразнее, чем, например, тракторов и автомобилей различного назначения. Свойства трелевочного волока, дорожных усов и веток, таксационные показатели древостоя, атмосферно-климатические и производственные условия изменяются в широком диапазоне и довольно часто. Стохастический характер распределения древостоя в зависимости от рельефа местности и свойств лесных почв усложняет задачу систематизации условий эксплуатации лесных машин и их исследование. Лесная машина состоит из сложных систем и механизмов, включающих большое количество масс со многими степенями свободы и связями. Характерные особенности взаимодействия лесной машины с предметом труда приводят к возникновению весьма сложных процессов в ее механизмах и в контакте движителя с опорной поверхностью, которые влияют на эксплуатационные свойства и эффективность применения этих машин. Для повышения технического уровня машин и грамотного их использования необходимо иметь представление о законах, положенных в основу функционирования отдельных систем механизмов и машин в целом.

Лесными машинами 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, а для вывозки - лесовозные автомобили.

Именно проектирование лесовозного автомобиля и будет  рассмотрено в данной курсовой работе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Назначение лесовозного автопоезда и условия его 

эксплуатации

 

Основные назначения лесовозного автопоезда – это транспортировка деревьев, хлыстов или сортиментов на большие расстояния. При этом для вывозки лесоматериалов в виде деревьев или хлыстов лесовозный тягач работает в сцепке с прицепом-роспуском, а в случае сортиментной вывозки с прицепом или полуприцепом. 

Как правило, лесовозный автопоезд используется в дорожных условиях различной сложности. Часть  пути он может проезжать по дорогам  общего пользования. Остальная же часть приходится на лесные дороги (усы, ветки), которые отличаются от первых более сложными дорожными условиями. Кроме того, эти условия довольно изменчивы под влиянием целого ряда факторов. Так, физико-механические свойства грунта существенно зависят от погодных условий (температуры, влажности). Переувлажнение грунта, например, может привести к снижению его несущей способности, что в свою очередь может затруднить движение автопоезда (полное или частичное буксование). Обледенение поверхности грунта может вызвать потерю управляемости. 

Рельеф местности, сложность  трасы в плане макронеровности оказывают интенсивное вредное воздействие на элементы ходовой части автопоезда, вызывают резкие изменения им сопротивления движению, что сказывается на работе двигателя.

В связи с указанными выше особенностями работы большое  значение приобретает следующие требования:

– высокая надёжность и топливная экономичность;

– хорошие динамические свойства и приспособляемость к  неустановившимся режимам работы;

– быстрый и надёжный запуск двигателя при низких температурах окружающего воздуха;

– необходимы тягово-степные и скоростные свойства, обеспечивающие эффективную работу в тяжёлых условиях эксплуатации;

– высокая проходимость и устойчивость;

– экологическая совместимость  системы «машина - лесная среда».

В лесной промышленности для транспортировки  древесины обычно используются автомобили и седельные тягачи, образующие вместе с прицепным и полуприцепным составом автопоезда средней и большой грузоподъёмности полной массой до 50–70 т. Как правило, это автомобили повышенной проходимости с колесной формулой 4´4, 6´6 и 6´4.

 

 

 

 

 

 

Компоновочная схема лесовозного  автопоезда представлена на рис. 1.1.  

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.1. Компоновочная  схема лесовозного автопоезда МАЗ-5434

 

Технологическое оборудование лесовозных автопоездов включает устанавливаемую на тягаче раму с буксирной балкой; коники со стойками, размещаемые как на тягаче, так и на прицепе-роспуске; ограждение кабины; сцепные приборы и дышло; устройство для погрузки прицепа-роспуска на шасси тягача; лебедку (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Технологическое  оборудование лесовозного тягача:

1 – блок  лебедки; 2 – ограждение кабины; 3 – лебедка; 4 – рама лесовозного оборудования; 5 – коник; 6 – накатная площадка; 7 – буксирная балка.

 

Рама лесовозного оборудования закрепляется на раме тягача при помощи болтового соединения. К ней крепится ограждение кабины, в передней части рамы расположен настил из листовой стали. На раме расположена также опорная плита и гнездо шкворня коника. В задней части рамы устанавливается тяговая балка, к которой крепятся тросы крестообразной сцепки прицепа-роспуска. Накатные плоскости, служащие опорой для колес прицепа-роспуска при его погрузке на шасси тягача и транспортировке, соединены с рамой поперечными балками и кронштейнами. Буксирная рама, предназначенная для крепления и удержания погруженного прицепа роспуска от боковых смещений, соединяется с рамой шарнирно с помощью пальцев. Погрузка прицепа-роспуска осуществляется при помощи лебедки. Для направления троса лебедки на первой поперечине балки и под опорной плитой рамы расположены блоки. Коники представляют собой опорно-поворотные устройства, служащие для размещения и удержания пачки деревьев, передачи нагрузки на раму транспортной системы.

Гидроманипуляторы применяют  для погрузки хлыстов, деревьев или  сортиментов. Их устанавливают на раме тягача, как правило, за кабиной водителя, в транспортном положении стрела и рукоять с захватом закрепляются в специальных гнездах.

Привод манипулятора может  быть механическим, электрическим, гидравлическим или комбинированным. В настоящее время наибольшее распространение получил гидравлический привод манипуляторов.

Манипуляторы, используемые в лесном машиностроении, включают следующие основные элементы: основание  с механизмом поворота, стрелу, рукоять, захват и гидросистему управления. Для погрузки древесины применяются в основном захваты челюстного и грейферного типов, имеющие, как правило, поворотное устройство (поворот до 300°).

Грейферные захваты  для погрузки сортиментов характеризуются  малой и средней рабочей площадью (0,35–0,5 м²). Для погрузки хлыстов и деревьев применяют захваты с упорами, которые позволяют удерживать лесоматериалы в горизонтальном положении и производить их точную укладку.

Подвижным составом называются несамоходные транспортные средства, предназначенные для перевозки грузов с помощью тяговых машин. На подвижном составе перевозят древесину в виде сортиментов, хлыстов или деревьев с кронами.

Автомобиль или специальный  тягач, осуществляющий перевозку грузов с использованием подвижного (прицепного) состава, образует автопоезд. В качестве подвижного состава могут использоваться прицепы, полуприцепы и прицепы-роспуски.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Выбор двигателя

 

 

2.1.  Определение мощности двигателя

 

Возможность применения на транспортной машине двигателя того или иного типа определяется ее весовыми, тяговыми, скоростными и эксплуатационными показателями.

Мощность двигателя  (кВт) лесной машины, выполняющей транспортные операции, определяется по формуле:

где - касательная сила тяги на ведущих органах тягача, необходимая для преодоления сил сопротивления движению лесотранспортной системы, Н;

- скорость движения машины, км/ч;

- механический КПД трансмиссии, ;

- коэффициент, учитывающий потери  на ведущем участке гусеницы, для колесных машин  .

Касательная сила тяги (Н) определяется из уравнения тягового баланса:

P_к=ΣР_сопр=P_f±P_i±P_j+P_w+P_кр,

 

где ΣР_сопр - суммарная сила сопротивлению движению, Н;

, , , - силы тяги, затрачиваемые на преодоление сопротивления качению, уклону, инерции, воздуху, Н;

- крюковая сила тяги, Н.

В нашем случае мощность определяем для режима установившегося  движения (j=0) на подъеме, тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывозка с прицепом-роспуском:

 

G_а = G_м+ G_пр+ Q_гр

 

G_а =80 + 39,57+ 152 = 271,57 кН.

 

Вес прицепа-роспуска 2-ПП-18  выбирается из приложения 5 по величине потребной грузоподъемности.

где G_м – вес машины, Н;

Q_гр – рейсовая нагрузка, Н;

G_пр – вес прицепа-роспуска, кг (G_пр = 3957 кг);

f₁ – коэффициент сопротивления качению тягача (0,017 – 0,027);

 –  уклон дороги (волока) (0,12);

k_B – коэффициент обтекаемости (k_B = 0,7 – 0,9);