Комплексная механизация работ по созданию древесных насаждений в пригородном лесопарке

 

 

 

3 Расчет  сопротивления орудий, агрегатируемых  с тракторами или потребляемой  мощности орудий

 

3.1 Расчет  сопротивления камнеуборочной машины  УКП-0.6

 

R = Gкамн ∙ (fк + sinα) + Kр ∙ a ∙ b ∙ ψ + G2 + f2,                                                                   (3.1)

где где R – рабочее сопротивление, кН;

Gкамн - вес машины, кН;

fк – коэффициент сопротивления качению колес машины:

fк =0,12…0,18;

α – угол наклона местности;

Kр – коэффициент сопротивления рыхлению грунта, кН/м2,

Кр=5…10 кН/м2;

Ψ (пси) – коэффициент неполноты рыхления:

Ψ=0,4..0,5 – при малосвязных и сухих грунтах;

Ψ=0,75…0.85 при связных грунтах;

a – глубины рыхления грунта зубьями камнеуборочной машины, м;

b – ширина захвата зубьев камнеуборочной машины, м;

G2 – вес камней в бункере камнеуборочной машины, кН, G2max = 19кН – для машины УКП-0.6;

f2 – коэффициент сопротивления перемещению материала, f2=0,4…0,7.

 

Gкамн = 2500 кг = (2500∙9,81)/1000 = 24,53 кН;

fк = 0,12;

α = 0о;

Kр = 5 кН/м2;

Ψ = 0,75;

a = 0,1 м;

b = 1,5 м;

G2 = 15 кН;

f2= 0,4.

R = 24,53∙(0,12+sin0)+5∙0.1∙1.5∙0.75+15+0.4=18,6436 кН

 

3.2 Расчет  сопротивления плуга ППН-40

 

R = Gпл ∙ (ft ∙ sinα) + ko ∙ a ∙ b + e ∙ a ∙ b ∙ v2 + R ∙ (1 + ft),                          (3.2)

где R – сопротивление, кН

Gпл – вес плуга, кН;

ft – коэффициент трения почвы о сталь;

α – угол наклона местности;

ko – коэффициент сопротивления деформации почвы, кН/м2;

а – глубина обработки почвы, м;

b – ширина захвата плуга, м;

е – коэффициент динамичности, кН/м4, е=1,5…2,0 кН/м4;

v - скорость движения агрегата, м/с;

Rz – сопротивление, возникающее при затуплении лезвия лемеха (Rz=0,3R)

После расчета R (без учета Rz), к ответу добавляется 30% от полученной величины. В результате получается действительный ответ R (с учетом Rz).

Орудие – ППН-40

Gпл=550 кг = (550∙9,81)/1000=5,4 кН

fт=0,5;

α=0о;

а=0,45 м;

b=0,4 м;

е=2 кН/м4;

Ко=45 кН/м2;

v=12 км/ч=3.34 м/с

R=5,4∙(0,5∙sin0)+45∙0,45∙0,4+2∙0,45∙0,4∙(3.34)2+(1+0,5)=7.79 кН

R (без учета Rz)=7,79 кН;

Rz=0,3R=2,34 кН;

R=7,79+2,34=10,13 кН

 

3.3 Расчет  сопротивления лесопосадочной машины  МПС-1

 

R = Gm · ft + ko ∙ a · bб · nс,                                                                        (3.3)

где R – сопротивление, кН

Gm — вес лесопосадочной машины, кН;

ft — коэффициент трения, ft = 0.2...0.5;

ko — удельное сопротивление почвы, кН/м2;

a — глубина хода сошника, м;

bб — ширина борозды, м, bб = 0.06 м;

nс — число сошников (как правило nc=1).

Gm = 1008кг = (1008∙9,81)/1000 = 9,88 кН;

ft = 0,5;

ko = 60 кН/м2;

a = 0,5 м;

bб = 0.06 м;

nс =1

R = 9.88∙0.5+60∙0.5∙0.06∙1=6.73 кН

 

3.4 Расчет  сопротивления разбрасывателя удобрений  УСБ-25-УР

 

R = (Gм + Gr) × (f + sina) + С × Fл × vр2/1300,

где R – сопротивление, кН;

Gм - вес машины, кН;

Gг- грузоподъемность машины, кН;

f - коэффициент  сопротивления качению колес;

a - угол наклона местности в радианах (при движении агрегата вверх по  склону);

С - коэффициент обтекаемости формы машины, С = 0.07...0.8;

Fл- фронтальная площадь машины, м2, которая рассчитывается по формуле     

Fл = bп × hп ,                                                                                         (3.4)

где    bп — ширина, м;

hп — высота, м;

Vр- скорость движения при работе разбрасывателя, км/ч.

Gм = 1428 кг = (1428 ∙ 9,81)/1000 = 14,01 кН;

Gг = 2000 кг = (2000 ∙ 9,81)/1000 = 19,62 кН;

f =0,09;

a - 0о;

С = 0,07  

Fл = 1.66 ∙ 1.6 = 2.66;

Vр = 7 км/ч.

R = (14,01+19,62) ∙(0,09+sin0)+0.07∙2.66∙72/1300 = 3.03 кН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Тяговый  расчет тракторов

 

Для пассивных  навесных оборудований рассчитывается свободное тяговое усилие на крюке трактора Рк, кН, которое можно реализовать при работе.

Pк=(Ne-(Nтр+Nп+Nv+Ni))/Vp,                                                                     (4.1)

где Pк – усилие на тяговом крюке, кН;

Ne – эффективная мощность двигателя трактора, кВт:

Ne=0,8∙Nпасп,                                                                                             (4.2)

Nпасп – мощность двигателя по технической характеристики трактора, кВт;

Nтр – потери мощности в трансмиссии:

Nтр= Ne∙(1-η),                                                                                             (4.3)

η – КПД трансмиссии,

η=0,85…0,88 – для гусеничных тракторов;

η=0,91…0,92 – для колесных тракторов;

Nv – потери мощности на буксование и извилистый ход:

Nv=(Ne- Nтр)∙δ/100,                                                                                    (4.4)

δ – коэффициент буксования, δ=10…20%;

Nп – потери мощности на передвижение:

Nп=(Gт+Gм∙λ)∙(f±sinα)∙Vp,                                                                        (4.5)

Gт – вес трактора, кН;

Gм – вес навесной машины, кН;

λ – коэффициент догрузки, показывающий, какая часть навесного орудия нагружает трактор;

f – коэффициент сопротивления качению трактора;

α – угол наклона местности, при чем знак «+» - при движении вверх по склону; знак «-» - при движении вниз по склону; α=0, при движении поперек склона;

Vp – рабочая скорость агрегата, м/с:

Vp=Vт∙(1-δ/100),                                                                                       (4.6)

Vт – теоретическая скорость агрегата на выбранной передаче трактора, м/с;

Ni – мощность, затраченная на преодоление сил инерции, для тракторов, выполняющих технологические операции в поле, имеет незначительную величину, поэтому она не рассчитывается.

В условиях нормальной эксплуатации для каждого агрегата всегда должно выполняться соотношение Ркас<Рсц,

где Ркас – касательная сила тяги, кН:

Ркас=Рк+(Gт+Gм∙λ)∙(f+sinα);                                                                      (4.7)

Рсц – сила сцепления трактора с почвой, кН:

Рсц=λ1∙Gт ∙μ,                                                                                              (4.8)

где λ1 – коэффициент, показывающий долю силы тяжести трактора, приходящийся на ведущие колеса,

λ1=1 – для гусеничных и колесных со всеми ведущими мостами;

λ1=0,75 – для колесных с одним ведущим мостом;

Gт – вес трактора, кН;

μ – коэффициент сцепления трактора с почвой.

 

4.1  Расчет  тяги Беларус 1021 для камнеуборочной машины УКП-0.6

 

Nпасп = 77 кВт.

1)Ne = 0,8 ∙ 77 = 61,6 кВт

η = 0,91

2)Nтр = 61,6∙(1-0,91) = 5,544 кВт

δ=10%

3)Nv = (61,6- 5,544)∙10/100 = 5,6056 кВт

Gт = 4635 кг = (4635 ∙ 9,81)/1000 = 45,47 кН;

Gм = 2500 кг = (2500 ∙ 9,81)/1000 = 24.53 кН;

λ = 1;

f = 0.10;

α = 0о;

Vт = 7,4 км/ч = 2,056 м/с;

Vp = 2,056∙(1-0,1) = 1,85 м/с;

4)Nп = (45,47 + 24.53 ∙ 1) ∙ (0.10+sin0) ∙ 1,85 = 12,95 кВт

Рк = (61,6 – (5,544+5,6056+12,95))/1,85= 20,27 кВт

 

λ1= 0,75;

μ= 0,8;

Gт= 45,47кН;

Ркас= 20,27 + (45,47 + 24.53 ∙ 1) ∙ (0.10+sin0) = 27,27 кН

Рсц=0,75 ∙ 45,47 ∙ 0,8 = 27,28 кН

 

27,27<27,28 соотношение, необходимое для нормальной эксплуатации, соблюдается.

 

4.2 Расчет  тяги Беларус-1523 для плуга ППН-40

 

Nпасп=114 кВт;

1) Ne=0,8∙114 =91,2 кВт;

η=0,91;

2) Nтр=91,2∙(1-0,91)=8.206 кВт;

δ=10%;

3) Nv=(91,2-8.206)∙10/100=8.2994 кВт;

Gт =6000 кг = (6000∙9,81)/1000=58,86 кН;

Gм = 550 кг = (550∙9,81)/1000=5,3955 кН;

λ=1;

f=0,10;

α=00;

Vт = 12 км/ч = 3,34 м/с;

Vp = 3.34∙(1-0,1) = 3.01 м/с;

4) Nп=(58,86+5,3955)∙(0,10+sin0)∙3.01 = 19,34 кВт;

Pк=(91,2-(8.206+8.2994+19,34))/3.01 = 18,39 кВт

 

λ1=0.75

μ=0,6;

Gт=58,86 кН;

Ркас=18,39 +(58,86 +5,3955∙1)∙(0,10+sin0)=24,81 кН;

Рсц=0.75∙58,86∙0,6=26.46 кН

24.81<26.46 соотношение, необходимое для нормальной эксплуатации, соблюдается.

 

4.3 Расчет тяги Беларус-1523 для лесопосадочной машины МПС-1

 

Nпасп=114 кВт;

1) Ne=0,8∙114 =91,2 кВт;

η=0,91;

2) Nтр=91,2∙(1-0,91)=8.206 кВт;

δ=10%;

3) Nv=(91,2-8.206)∙10/100=8.2994 кВт;

Gт =6000 кг = (6000∙9,81)/1000=58,86 кН;

Gм = 1008 кг = (1008∙9,81)/1000=9,89 кН;

λ=1;

f=0,13;

α=00;

Vт = 12 км/ч = 3,34 м/с;

Vp = 3.34∙(1-0,1) = 3.01 м/с;

4) Nп=(58,86+9,89)∙(0,13+sin0)∙3,01= 26,91 кВт;

Pк=(91,2-(8.206+8.2994+26,91))/3,01 = 15,87 кВт

 

λ1=0.75

μ=0,6;

Gт=58,86 кН;

Ркас=15,87 +(58,86 +9,89∙1)∙(0,13+sin0)=24.81 кН;

Рсц=0.75∙58,86∙0,6=26.49 кН

24.81<26.49 соотношение, необходимое для нормальной эксплуатации, соблюдается.

 

4.4 Расчет тяги Т-25 для разбрасывателя удобрений УСБ-25-УР

 

Nпасп=18,4 кВт;

1) Ne=0,8∙18,4 =17,6 кВт;

η=0,91;

2) Nтр=18,6∙(1-0,91)=1,584 кВт;

δ=10%;

3) Nv=(17,6-1,584)∙10/100=1,6016 кВт;

Gт =2020 кг = (2020∙9,81)/1000=19,81 кН;

Gм = 1428 кг = (1428∙9,81)/1000=14,01 кН;

λ=1;

f=0,13;

α=00;

Vт=7 км/ч=1,94 м/с;

Vp=1,94∙(1-0,1)=1,749 м/с;

4) Nп= (19,81+14,01)∙(0,13+sin0) ∙1,749= 7,69 кВт;

Pк=(17,6-(1,584+1,6016+7,69))/1,749 = 3,84 кВт

 

λ1=0.75

μ=0,6;

Gт=19,81 кН;

Ркас=3,84+ (19,81+14,01)∙(0,13+sin0) = 8,23 кН;

Рсц=0.75∙19,81∙0,6=8,92 кН

6,096<8,92 соотношение, необходимое для нормальной эксплуатации, соблюдается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 5 Комплектование агрегата

 

Для агрегатов с пассивным навесным или сцепным оборудованиями степень нагрузки рассчитывается:

ηт=R/Рк,                                                                                                      (5.1)

ηт – коэффициент использования тягового усилия трактора;

R – сопротивление орудия при работе, кН;

Рк – свободное тяговое усилие на крюке трактора, кН;

 

Беларус 1021 и УКП-0,6

ηт = 18,6436/20,27 = 0,91

ηт = 0,91 или 91%, значение приближено к единице, т. е. загрузка приближается к 100%. Значит, машинно-тракторный агрегат подобран правильно.

 

Беларус-1523 и ППН-40

ηт = 10.13/18.39 = 0,55

ηт = 0,55 или 55%, значение не приближено к 100%. Для нормальной загрузки агрегата необходимо либо увеличить скорость движения, либо подобрать менее мощный трактор.

 

Беларус-1523 и МПС-1

ηт = 6.73/15.87 = 0,43

ηт = 0,43 или 43%, значение не приближено к 100%. Для нормальной загрузки агрегата необходимо либо увеличить скорость движения, либо подобрать менее мощный трактор.

 

Т-25 и УСБ-25-УР

ηт = 3.03/3,84 = 0,79

ηт = 0,79 или 79%, значение приближено к единице, т. е. загрузка приближается к 100%. Значит, машинно-тракторный агрегат подобран правильно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Расчет  состава МТП

 

Расчет состава МТП включает в себя расчет производительности и количества технических средств по всем проводимым операциям для выполнения заданного объема работ, а также расчет потребного количества ГСМ.

Кроме того, необходимо определить количество технологических материалов.