WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального ...»

-- [ Страница 4 ] --

Трелевка лесоматериалов обеспечивается рабочим и холостым (возврат ным) барабанами. Холостой барабан предназначен для возврата на лесосе ку рабочего каната и прицепного устройства (чокеров, грузовой каретки), остальные барабаны используются для погрузки и разворота подтрелеван ных пачек. Грузовая каретка состоит из ходовых катков и подвешенной к ним рамы, на которой укрепляются блоки рабочего каната. Катки изготав ливаются из стали, с целью увеличения срока службы они могут иметь фу теровку. Обод катка должен иметь форму, дающую наибольшую поверх ность контакта с несущим канатом, что уменьшает давление катка на ка нат, и, в свою очередь, повышает его долговечность.

Канатные трелевочные установки классифицируются по способу пе ремещения лесоматериалов, числу пролетов, числу канатов, способу соз дания запаса каната, подвижности привода (лебедки) и назначению (вы полняемым технологическим операциям).

Широкое использование канатных установок различной конструкции для трелевки древесины стало возможным с массовым применением в лес ной промышленности лебедок.

Первыми установками с канатной тягой были установки для наземной трелевки древесины лебедками ТЛ-3. Затем появились установки с более совершенными агрегатными лебедками ТЛ-4, ТЛ-5, Л-19, Л-20 и другими.

Однако такие установки не нашли широкого применения, так как пе ремещение древесины по почво-грунту лесосек было связано с преодоле нием большого сопротивления движению и приводило к разрушению поч венного покрова и повреждению подроста.

Полуподвесные установки, у которых часть веса транспортируемой пачки лесоматериалов принимали на себя тяговый или несущий канаты, являются более приемлемыми, так как их перемещение в полуподвешен ном состоянии меньше нарушает почвенный покров и, кроме того, создает условия для расширения сбора древесины с площади лесосеки.

Принцип работы установок заключается в транспортировке в полу подвешенном состоянии одного конца лесоматериалов с помощью тягово го каната и подаче грузового крюка к месту прицепки с помощью холостой ветви каната.

Полуподвесные установки подразделяются на два класса: без несуще го каната и с несущим канатом.

Установки без несущего каната применялись, в основном, в заболо ченной местности. При их работе основную часть пути пачка перемещает ся, полностью соприкасаясь с поверхностью движения, а на расстоянии – 60 м от мачты (в зависимости от ее высоты) передняя часть пачки при поднимается.

Установки с несущим канатом (рис. 5.6) позволяют трелевать пачку в полуподвешенном состоянии от начала движения до головной мачты, что существенно уменьшает сопротивление движению.

Примерами конструктивных решений полуподвесных установок могут служить однопролетные полуподвесные трелевочные установки без несу щего и с несущим канатом, многопролетная подвесная трелевочная уста новка Восточно-Сибирского научно-исследовательского проектного ин ститута лесной и деревообрабатывающей промышленности, в которой со четались транспортные и погрузочные операции, транспортно погрузочные установки Центрального научно-исследовательского инсти тута механизации и электрификации (ЦНИИМЭ) и другие.

Рис. 5.6. Схема полуподвесной канатной трелевочной установки с не сущим канатом: 1 – головная мачта;

2 – тыловая мачта;

3 – несущий канат;

Трелевка древесины в подвешенном состоянии является более рацио нальной с точки зрения уменьшения сопротивления движению и воздейст вий на почвенный покров лесосеки по сравнению с неподвесной и полу подвесной трелевкой. На подвесных установках вес транспортируемого груза полностью передается несущему канату. Подвеска несущего каната на достаточной высоте устраняет влияние микрорельефа лесосеки на пере мещение грузов, создает благоприятные условия для движения грузовой каретки и исключает возможность механического повреждения бревен.

По характеру движения тягового каната подвесные установки, в свою очередь, подразделяются на: установки с маятниковым движением тягово го каната и установки с кольцевым движением тягового каната. Первые имеют одну ветвь несущего каната, по которой одна или несколько грузо вых кареток перемещаются к месту разгрузки, а затем возвращаются на ле сосеку. Вторые имеют две ветви несущего каната и замкнутый контур тя гового каната. По одной ветви несущего каната грузовые каретки переме щаются вместе с грузами к месту разгрузки, а по другой возвращаются к погрузочной площадке. Движение тягового каната в этом случае может быть прерывистым, с остановками для прицепа грузов, и непрерывным – с прицепкой грузов на ходу.

Лесоспуски могут быть со свободным движением груза и регулируе мым при помощи тягового каната или за счет изменения натяжения несу щего каната (КТУ с переменной длиной несущего каната).

Примерами простейших подвесных систем служат проволочные и ка натные лесоспуски, у которых проволока или канат являются только не сущим элементом, а движение грузов осуществляется под действием соб ственного веса. Лесоспуски могут быть со свободным движением груза и регулируемым при помощи тягового каната или за счет изменения натяже ния несущего каната (с переменной длиной несущего каната). Лесоспуски нашли применение при небольших объемах работ — на спуске с гор дров и других короткомерных сортиментов.

Первыми в лесной промышленности специальными подвесными сис темами, снабженными несущим, тяговым и грузовым канатом, грузовой кареткой и лебедочным приводом, были кабель - крановые установки. Од нако они имели обычно один рабочий пролет, сложную схему запаковки тяговых и грузовых канатов, сложное управление лебедкой и поэтому на шли применение только в качестве средств механизации погрузочно разгрузочных и штабелевочных работ на нижних складах.

Создание схем с многопролетной навеской несущих канатов значи тельно расширило область применения временных подвесных канатных установок и позволило осуществлять сбор древесины внутри лесосек, от пня к линии несущего каната и спуск ее к подножию склона.

По назначению (выполняемым технологическим операциям) канатные установки подразделяются на: трелевочные, трелевочно-погрузочные и по грузочные.

Выбор типа лесотранспортной установки зависит от многих факторов и должен производиться в соответствии с ее назначением, т.е. удовлетво рять требованиям выполняемой транспортной, а в ряде случаев и погру зочной операции. Производительность установки при этом должна быть наибольшей, а условия работы благоприятными для ее конструкции.

Основными факторами, определяющими выбор типа установки, явля ются: топографические условия лесосырьевой базы;

лесохозяйственные требования и методы разработки лесосек;

требуемая производительность;

размеры и вес трелюемых грузов;

запас древостоя, тяготеющий к проекти руемому пути;

затраты на строительство установки;

условия примыкания к основному пути вывозки, глубина лесосек и их концентрация.

Выбор типа установки в каждом отдельном случае определяется ря дом местных условий путем технико-экономического сравнения несколь ких вариантов конструктивных решений. Однако установки, оправдываю щие себя при сплошных рубках, зачастую могут стать малоэффективными на выборочных рубках, так как для их работы требуется устраивать просе ки шириной 10 – 15м и иметь дополнительные средства для подтаскивания древесины к несущему канату.

Требуемая производительность является одним из важных факторов, определяющих выбор типа установки. Основным критерием для оценки производительности канатной трелевочной установки является не ее про тяженность, а расход времени на вспомогательные операции - подтаскива ние древесины со стороны, формирование пачки, прицепку или погрузку и последующую разгрузку. При сравнительно небольшой длине канатных установок (1,5-2 км) затраты времени на непосредственное перемещение груза обычно составляют 10-15% всего цикла, а расход времени на вспо могательные операции достигает на подвесных установках 75%. От степе ни механизации вспомогательных операций и правильной организации труда существенно зависит повышение производительности установки при прочих равных конструктивных показателях.

Размеры и вес транспортируемых лесоматериалов определяют по требную мощность установки, ее конструктивные и геометрические пара метры. Если при проектировании подвесных установок среднюю нагрузку на рейс принять равной нагрузке полуподвесных установок, производи тельность установки можно увеличить, но при этом соответственно увели чиваются вес установки и расходы на монтаж, а срок ее службы значи тельно сокращается, т.е. использование установки по времени уменьшает ся. Поэтому вес и размеры перемещаемых грузов должны строго сочетать ся со всеми другими параметрами установки и со сроком ее эксплуатации.

Для условий проведения лесосечных работ на крутых склонах холмисто грядовых рельефов наиболее предпочтительно использование самоходных КТУ, поскольку при разработке не больших по площади лесосек они дают лучшие технико-экономические показатели.

Иркутский филиал ЦНИИМЭ разработал мобильные канатные уста новки с неопрокидывающимися мачтами, предназначенные для освоения горных лесосек с небольшим запасом леса на 1га (120-160м3), когда прихо дится часто перебазировать машины. Высота мачты позволяет трелевать деревья в подвесном и полуподвесном положениях со склонов крутизной 20° и более. По конструктивному исполнению мачты подразделяются на фронтального типа и с боковым расположением. Самоходные лебедки ти па ЛС-2, ЛС-3, ЛС-4, ЛЛ-20, ЛЛ-28 снабжены неопрокидывающейся мач той фронтального типа, выполненной в виде четырехзвенника, рис. 5.7 а, складывающегося в транспортном положении вдоль оси шасси. Наклонная стойка служит аутригером и связана с бульдозерным отвалом с помощью распора, а в верхней части – с грузовой стрелой, опирающейся шарнирно на шасси. Для самоходных установок большой грузоподъемности предло жена принципиально новая фронтальная неопрокидывающаяся мачта, рис.

5.7 б, в которой мачта с помощью шнека ввинчивается в грунт. В рабочее и транспортное положения стрела переводится с помощью гидроцилиндров бульдозерного отвала и подъема грузовой стрелы. Верхняя часть наклон ной стойки имеет систему блоков для канатов, нижняя – опорную плиту и шип. При установке мачты в рабочее положение наклонная стойка шипом внедряется в грунт и ставится на опорную плиту. Для снижения металло емкости предложена облегченная конструкция неопрокидывающейся мач ты с наклонной стойкой, нижняя часть которой установлена на опорной плите, а верхняя удерживается канатной растяжкой, соединенной, как и опорная плита, непосредственно с шасси. Гидроцилиндр подъема грузовой стрелы размещен на опорной плите. На равнинных лесосеках в крупно мерных древостоях может применяться мачта фронтального типа, наклон ная стойка и грузовая стрела которой соединены между собой шарниром с установленной на нем телескопической опорой. Последняя также шарнир но соединена с помощью гидроцилиндра с наклонной стойкой, В зависи мости от рельефа лесосеки и конкретных лесорастительных условий высо та мачты выбирается путем изменения длины телескопической опоры. В транспортном положении телескопическая опора укладывается на наклон ную стойку с помощью гидроцилиндра.

Рис. 5.7. Неопрокидывающиеся мачты самоходных лебедок: а– фронталь-ного типа с шипом;

б– фронтального типа со шнеком;

в– с боковым располо-жением на поворотной цапфе;

г– с боковым расположением на поворотном круге. 1– шасси;

2– наклонная стойка;

3– бульдозерный отвал;

4– рас-пор;

5– грузовая стрела;

6– гидроцилиндр буль дозерного отвала;

7– гидроцилиндр подъема грузовой стрелы;

8– система блоков;

9– канаты;

10– опорная пята;

11– шип;

12– мачта;

13– шнек;

14–поворотная цапфа;

15– наклонная рама;

16– секция наклонной рамы;

17– гидроцилиндр секции наклонной ра мы;

18- гидроцилиндр наклонной рамы;

19- гидроцилиндр вертикальной стойки;

20– вертикальная стойка;

21– гибкая растяжка;

22–поворотный круг Преимущество мачт самоходных лебедок с боковым расположением по сравнению с фронтальными мачтами заключается в том, что при освое нии лесосек шасси может перемещаться по лесовозному усу, не выполняя технологических маневров. Однако конструкция узлов укладки мачты в транспортное положение несколько усложнена разворотным устройством, выполненным в виде поворотных цапф или круга.

В самоходной лебедке К-59 использована мачта с боковым положени ем и поворотной цапфой, рис. 5.7 в. К шасси посредством цапфы шарнирно прикреплена наклонная рама, состоящая из двух секций, соединенных ме жду собой гидроцилиндром. К секции крепятся гидроцилиндры подвески рамы и подъема вертикальной стойки, которая с помощью гибкой растяж ки связана с шасси. При укладке в транспортное положение наклонная ра ма гидроцилиндром поднимается с грунта, затем с помощью цапфы вся система разворачивается, а вертикальная стойка укладывается гидроци линдром. Чтобы уменьшить транспортные габариты, секция гидроцилин дром подгибается к раме (показано пунктиром).

Рис. 5.8. Фронтальная неопрокидывающаяся мачта самоходной лебедки ЛС-5: а рабочее положение;

б- транспортное положение. 1 – наклонная задняя ферма;

2 – на клонная передняя ферма;

3 – рабочие блоки;

4 – тягово-несущий канат;

5 – опорная площадка;

б – рама трактора;

7 – базовый трактор;

8 – лебедка;

9 –кронштейн;

10- гид роцилиндры подъема задней наклонной фермы;

11 – полиспастная обойма;

12 – поли В самоходной лебедке ЛЛ-27 мачта с боковым расположением не сколько упрощена. Вертикальная стойка перенесена непосредственно на поворотную цапфу, а наклонная рама выполнена цельной (без секций), в остальном конструкция осталась прежней. Несколько иначе выполнена мачта, рис. 5.7.г, в которой для ее укладки в транспортное положение ис пользуется поворотный круг, а вертикальная стойка опирается на грунт.

Мобильные мачты переводятся из транспортного в рабочее положение и обратно очень быстро: у самоходного агрегата типа ЛЛ-20 с фронталь ной мачтой-аутригером за 2 мин, у агрегата ЛЛ-27 с мачтой-аутригером с боковым расположением за 3 мин. Однако переезд из сектора в сектор са моходной лебедки с фронтальной мачтой составлял 15 мин, а с боковым расположением 5 мин, поскольку в первом случае необходимо выполнять маневры при переездах, а во втором только проехать по лесовозному усу.

Практика полностью подтвердила работоспособность разработанных кон струкций мачт. Мачты устойчиво работали во всех режимах трелевки.

Неопрокидывающаяся мачта самоходной лебедки ЛЛ-20 состоит из задней фермы, нижняя часть которой шарнирно укреплена на базовом тракторе ТТ-4 и соединена с двумя гидроцилиндрами подъема и опускания фермы, укрепленными шарнирно на кронштейне, жестко приваренном к раме трактора. В верхней части фермы на осях укреплены блоки тягово несущего каната, приводимого в действие дифференциальной лебедкой, установленной на раме трактора, и имеется шарнир, соединяющий ферму с наклонной стойкой, в нижней части которой расположены опорная плита и шарнир, соединяющий наклонную стойку с распором, конец которого шарнирно укреплен на бульдозерном отвале трактора, который поднима ется и опускается гидроцилиндрами отвала, шарнирно закрепленными на передней части рамы трактора.

Кабина трактора имеет ограждение с опорой для укладки мачты в транспортное положение. Перевод мачты из рабочего в транспортное по ложение осуществляется из кабины трактора путем подъема бульдозерно го отвала, а затем опускания гидроцилиндров фермы до тех пор, пока на клонная стойка не опустится на опору ограждения. В таком положении гидроцилиндры фиксируются, и мачта находится в транспортном положе нии. Для перевода мачты в рабочее положение сначала поднимается ферма гидроцилиндрами, а затем бульдозерный отвал опускает опорную плиту на грунт.

Фронтальная неопрокидывающаяся мачта самоходной лебедки ЛС-5, рис. 5.8 по конструкции несколько отличается от мачты самоходной ле бедки ЛЛ-20. Прежде всего, задняя и передняя наклонные стойки выпол нены в виде ферм. Рабочие блоки тягово-несущего каната расположены на наклонной ферме, а опорная площадка для укладки мачты в транспортное положение расположена на задней части рамы трактора, на одном крон штейне с гидроцилиндрами подъема и опускания задней фермы. В осталь ном конструкция фронтальной мачты осталась без изменений, такой же, как и самоходная лебедка ЛЛ-20.

Боковая неопрокидывающаяся мачта самоходной лебедки ЛЛ-28 в транспортном положении приведена на рис. 5.9. Она состоит из поворот ного круга, вертикальной опоры, наклонной стойки с секцией вертикаль ной стойки с рабочими блоками, шарнирно закрепленной на наклонной стойке, гидроцилиндров подъема наклонной и вертикальной стоек, гидро цилиндра поворота круга при установке мачты в транспортное положение.

В качестве базового трактора использован трактор ТД-55 с одноместной кабиной.

Рис. 5.9. Боковая неопрокидывающаяся мачта самоходной лебедки ЛЛ-28:а – рабочее положение;

б- транспортное положение. 1– поворотный круг;

2 – вертикальная опора;

– наклонная стойка;

4 – секция;

5 – блоки;

6 – вертикальная стойка;

7 – гидроцилиндры;

В транспортном положении вертикальная и наклонная стойки мачты укладываются вдоль оси трактора за счет разворота их на поворотном кру ге.

Рис. 5.10. Фронтальная неопрокидывающаяся мачта канатной установки МЛ-43: а– рабочее положение;

б– транспортное положение. 1– трактор;

2– отвал бульдозерный;

3 – передняя спаренная наклонная стойка;

4 – задняя рама;

5 – перекладина;

б– блок;

7– тягово-несущий канат;

8 – барабан дифференциальной лебедки;

9 – гидроцилиндр Фронтальная неопрокидывающаяся мачта канатной установки, рис.

5.10 закрепляется на базовом тракторе и его бульдозерном отвале, на кото ром с помощью шарниров располагаются две передние спаренные наклон ные стойки, шарнирно скрепленные с задней рамой, а на шарнире, объеди няющем передние и наклонные стойки и раму, закреплена перекладина с блоками для тягово-несущего каната, который наматывается на барабаны дифференциальной лебедки. В транспортное положение мачта складыва ется вдоль оси трактора с помощью гидроцилиндров.

Фронтальная неопрокидывающаяся мачта канатной установки МЛ- 1 закреплена на базовом тракторе ТТ-4М и в средней части рамы трактора имеет дополнительную опору для укладки ее в транспортное положение. В остальном мачта аналогична канатной установке МЛ-43.

Кинематика неопрокидывающихся мачт самоходных лебедок весьма разнообразна, а основные кинематические схемы мачт показаны на рис.

511.

Кинематическая схема неопрокидывающейся мачты самоходных ле бедок ЛС-2;

ЛС-3;

ЛС-4;

ЛС-5 и ЛЛ-20 показана на рис. 5.11.а. Она вклю чает наклонную и вертикальную стойки, балки, гидроцилиндры и опоры. В транспортном положении мачта располагается вдоль оси трактора. В рабо чем положении стойка мачты, опираясь опорной площадкой устанавлива ется на некотором расстоянии, 4-6 метров от трактора, такое положение стойки полностью обеспечивает устойчивость самоходной лебедки во вре мя работы.

При создании самоходной лебедки ЛЛ-27 была спроектирована мачта, которая отличается от предыдущих тем, что в рабочем положении уста навливается не вдоль оси трактора, а перпендикулярно. На рис. 5.11. б по казана кинематическая схема мачты самоходной лебедки ЛЛ-27.

Рис. 5.11. Кинематические схемы неопрокидывающихся мачт;

а- самоходных лебедок ЛС-2;

ЛС-3;

ЛС-4;

ЛС-5 и ЛЛ-20;

б- самоход ной лебедки ЛЛ-27;

в – самоходной лебедки ЛЛ-27М;

г – самоходной ле бедки с отклоняющейся стойкой;

1 – наклонная стойка;

2 – вертикальная стойка;

3 – блоки;

4, 5,6- гидроцилиндры;

7,8,9, 10- опоры;

11 – крон штейн;

12 – цапфы;

13 – шарниры;

Мачта состоит из шарнирного кронштейна, к которому присоединена при помощи цапф наклонная опора с упорной площадкой. Наклонная опо ра снабжена двумя гидроцилиндрами. Кроме того, на наклонной опоре шарнирно установлена стойка с блоками и гидроцилиндром. Шарнирный кронштейн имеет консоль для крепления гидроцилиндра поворота мачты в горизонтальной плоскости.

В транспортном положении с помощью гидроцилиндра опорная пло щадка подгибается, что уменьшает длину наклонной опоры.

На рис. 5.11. в показана кинематическая схема мачты самоходной ле бедки ЛЛ-27М. Мачта самоходной лебедки ЛЛ-27М, кроме перечисленных выше узлов для ЛЛ-27, имеет палец, который устанавливается после уста новки мачты и придает системе дополнительную жесткость.

На рис. 5.11 г показана схема неопрокидывающейся мачты, в которой имеется дополнительная вертикальная стойка для создания натяжения в канатной системе. Отклонение стойки создается ходом штока гидроцилин дра.

Высота мачты влияет на устойчивость самоходного шасси, нагрузки в трансмиссии лебедки, грузоподъемность канатов и производительность.

Расчетная схема представлена на рис. 5.12.

Рис. 5.12. Схема для расчета высоты неопрокидывающейся мачты са Для определения высоты мачты используется следующая формула:

где: В - высота головной мачты, м;

L - длина хорды канатов, м;

ln - длина погрузочной площадки, м;

b - высота тыловой мачты, м;

(G+G1) – грузо подъемность канатов, кН;

qк – распределенная нагрузка от собственного веса тягово-несущего каната, кН/м;

- угол наклона хорды, рад;

с – рас стояние от пачки деревьев до поверхности склона, 0,5 м;

- угол наклона лесосеки, рад;

Тmax - наибольшее натяжение в ветвях тягово-несущего ка ната, кН.

где: х – координата приложения нагрузки, м;

fx – стрела провеса кана та, м.

Наибольшее значение fx достигает при х= :

Часовая производительность канатной установки на трелевке опреде ляется по формуле:

где: 1 - коэффициент использования рабочего времени (0,76…0,85);

2 - коэффициент использования расчетного объема пачки (0,8…0,9);

t время сбора пачки, с;

t2 - время отцепки пачки, с;

lп - среднее расстояние подтаскивания пачки к несущему канату, м;

vср.п - средняя скорость под таскивания пачки к несущему канату и оттаскивания захватного приспо собления к месту зацепки пачки, м/с;

lср - среднее расстояние трелевки, м;

vср - средняя скорость движения каретки в обоих направлениях, м/с.

Затраты времени на сбор t1 и разгрузку пачки t2 (с) определяются по формулам:

где: a0 =138–246;

b0 =126–180;

c0 =7,8–22,8.

Средняя скорость движения каретки в обоих направлениях vср (м/с) определяется по формуле:

где: vр. ср - средняя скорость движения каретки с пачкой деревьев, м/с;

vх. ср - средняя скорость движения каретки в холостом направлении, м/с.

где: vр. min - скорость каната рабочего барабана на первом ряде витков, м/с;

vр. max - скорость каната рабочего барабана на последнем ряде витков, м/с (1,05…1,12 vр. min).

где: vх. min - скорость каната холостого барабана на первом ряде витков, м/с;

vх.max - скорость каната холостого барабана на последнем ряде витков, м/с (1,05…1,12 vх. min).

Средняя скорость подтаскивания пачки к несущему канату и оттаски вания грузозахватов на лесосеку:

После определения всех величин, входящих в формулу, подсчитыва ется производительность канатной установки на трелевке (м3/ч).

Сменная производительность канатной установки (м3/смену) опреде ляется по формуле:

где: Тсм - время смены;

tп.з - подготовительно-заключительное время, ч.

Однопролетные канатные трелевочные установки с самоходным при водом позволяют разрабатывать лесосеки любой конфигурации. Все из вестные схемы разработки лесосек однопролетными канатными трелевоч ными установками могут быть сгруппированы по основным признакам их применения.

Целесообразно выделить схемы разработки лесосек, учитывающие формы склона, ширину долин (распадков), типы применяемых установок.

В зависимости от конкретных условий возможно различное сочетание тех нологических схем.

Все склоны по форме могут быть разделены на три вида - конусооб разные, чашеобразные (котловины), прямые (см. рис. 5.13).

На конусообразных склонах лесосека разрабатывается путем последо вательного перемещения нижней опоры при постоянном положении верх ней опоры. Эта схема является наиболее эффективной, так как среднее расстояние трелевки составляет 1/3 длины установки, кроме того, сокра щаются затраты на монтажно-демонтажные работы (отпадает необходи мость перемещений верхней опоры), а также возможна укладка древесины в запас.

Лесосеки на чашеобразных склонах разрабатывают путем последова тельного перемещения на новую пасеку верхней опоры при постоянном положении нижней опоры. Эта схема имеет ряд недостатков: среднее рас стояние трелевки составляет 2/3 длины установки, увеличиваются затраты на монтажно-демонтажные работы за счет переноски тыловой, более тру доемкой в монтаже опоры, невозможно укладывать стрелеванную древе сину в запас.

Рис. 5.13 Технологические схемы разработки лесосек с пересеченным рельефом: а – на конусообразных склонах;

б – на чашеобразных склонах;

в – на прямых склонах На прямых склонах лесосеки разрабатывают путем одновременного перемещения верхней и нижней опоры. Среднее расстояние трелевки при этом составляет 1/2 длины установки. Возможна укладка древесины в за пас. На практике в пределах одной лесосеки могут встретиться все три формы склонов, поэтому, как правило, разработка таких лесосек произво дится путем сочетания всех указанных схем.

Важным фактором, определяющим выбор технологии для разработки лесосеки, является ширина долин (распадков) между противоположными склонами. Возможностью складирования и отгрузки леса непосредственно у подножия склона определяется и ступенчатость первичного транспорта древесины.

Рис. 5.14. Схемы разработки лесосек в широких (а) и узких (б) распадках:

1 — привод;

2 — тупиковый путь;

3 — челюстной погрузчик;

4 — штабель хлыстов;

— тягово-несущий канат;

6—лесовозная дорога;

7—тыловая опора;

8 — головная опо В широких долинах с сухими плотными грунтами возможны склади рование и отгрузка древесины непосредственно от установки. При отсут ствии таких долин спущенную канатной установкой древесину необходи мо отвозить и укладывать на специальную площадку. В долинах шириной не менее 50м может применяется следующая технология разработки (рис.

5.14, а). Лесосеку разбивают на пасеки шириной 25 - 30м. У основания склона прокладывают лесовозную дорогу. На границе между смежными пасеками устраивают тупиковые заезды, на которых размещаются лесо возные автомобили при погрузке леса. В промежутках между тупиковыми заездами находятся подштабельные места для укладки хлыстов.

За тупиковыми заездами расчищается полосу для маневровых площа док. Древесину трелюют и укладывают между тупиковыми заездами. Ком ли выравнивают трактором. Для этого ослабляют и оттаскивают в сторону тягово-несущий канат, не отцепляя его от трактора. Трактор заходит с комлевой стороны штабеля и нажимает щитом на торцы комлей. Достоин ство данной технологической схемы заключается в том, что стрелеванную древесину можно укладывать в запас и отгружать без, дополнительной транспортировки на специальные погрузочные площадки.

При ширине долин между противоположными склонами менее 50м, может применяться следующая технологическая схема (рис. 5.14. б). Лесо секу разбивают на пасеки шириной 30 м. У основания склона прокладыва ют магистральный волок. Иногда для этого может быть использована ле совозная дорога. Спущенную установкой древесину отцепляют у магист рального волока. После спуска определенного объема приступают к под трелевке на погрузочную площадку, которую можно производить допол нительным трелевочным трактором. Такую технологию желательно при менять, когда рядом работают две-три канатные установки. Повторная подтрелевка хлыстов является большим недостатком этой схемы, но в рас сматриваемых условия она неизбежна.

Тыловая опора располагается в конце пролета канатной установки и служит как для закрепления конца несущего каната, так и для закрепления поворотного блока тягово-несущего каната.

Тыловые опоры для закрепления несущего каната показаны на рис.

5.15. Конец несущего каната может быть вставлен в специальный замок, рис. 5.15.а, а замок крепится с помощью четырех растяжек к пням. Более простой способ крепления несущего каната показан на рис. 5.15.б, где не сущий канат огибает дерево, и его конец с помощью канатных зажимов крепится к тому же несущему канату.

Рис. 5.15. Тыловые опоры несущего канта: а- с замком и растяжками, закрепленными за пни;

б - с петлей, закрепленной за дерево;

в -с перекладиной в траншее;

г - с переклади ной у пней;

д - с петлями у деревьев;

е - с огибанием деревьев петлей. 1 – несущий ка нат;

2 - замок;

3 - растяжки;

4 - пни;

5 - канатные зажимы;

6 - перекладина;

7 - петля не Если корневая система деревьев ненадежная или они на вершине склона отсутствуют, то тыловая опора в виде отрезка ствола дерева закла дывается в специально вырытую траншею, рис. 5.15 в, а к отрезку ствола дерева крепятся растяжки от замка несущего каната. После монтажа тран шея закапывается и уплотняется.

Тыловая опора может быть сконструирована и на перекладине, кото рая опирается на пни, рис. 5.15.г. В этом случае несущий канат петлей оде вается на перекладину, а перекладина крепится еще растяжкой за пень.

Чтобы увеличить устойчивость тыловой опоры, конец несущего кана та может быть обернут вокруг нескольких деревьев, рис. 5.15.д, или оги бать их, рис. 5.15.е, но в любом случае его конец крепится к тому же несу щему канату на зажимах.

Тыловые опоры тягово-несущего каната состоят из поворотного блока и растяжек, которые крепятся либо к пням, либо к деревьям. Но есть и ори гинальные тыловые опоры тягово-несущего каната, например, с плаваю щей трехроликовой кареткой. Такая конструкция тыловой опоры позволя ет при холостом ходе трелевочной каретки надвигать ее на поваленные де ревья, а после их чокеровки собирать пачку деревьев и отодвигать ее от поваленных деревьев, что значительно облегчает условия спуска пачки со склона.

В связи со значительной частотой перебазировок как головной (само ходной) так и тыловой опор при разработке лесосек в условиях холмисто грядовых рельефов представляется целесообразным сделать тыловую опо ру также самоходной. Для этого следует установить его на базу малого лесного трактора (самоходной тележки) типа МУЛ.

5.2.1 Уплотнение почво-грунта лесосеки при работе канатной трелевочной Благодаря минимальному «коэффициенту тары» можно полагать, что во время работы КТУ на почву лесосеки оказывает влияние исключитель но трелюемая пачка лесоматериалов, поскольку масса перемещающегося с пачкой каната и прицепного устройства много меньше массы самой пачки.

Предыдущими исследованиями установлено, что транспортируемая пачка древесины оказывает на почву существенное влияние, в зависимости от вида трелюемой древесины это влияние может быть как положительным, так и отрицательным – деревья трактором трелюемые за комли рыхлят землю вершинами, а при трелевке хлыстов за вершины – происходит силь ное уплотнение почвы волочащимися комлями. При работе неподвесных КТУ, в подавляющем большинстве случаев, производится трелевка хлы стов за вершины, это связано с тем, что за счет большой разницы в сопро тивлении волочению вершины и комлей, вершинная часть пачки начинает приподниматься, помогая преодолевать встречающиеся препятствия. В от личие от тракторной трелевки угол наклона пачки к горизонту будет не постоянным, а, следовательно, и пятно контакта и давление пачки на почву лесосеки будут переменными. По мере приближения к мачте пачка будет все больше приподниматься, а давление на почву увеличиваться. При при ближении к мачте давление пачки на почву будет максимальным и комле вая часть пачки будет сильно переуплотнять почву. Исходя из этих сооб ражений можно сделать вывод о том, что чем меньше поднимется пачка – тем лучше, а, следовательно и высоту мачты желательно иметь наимень шей. С другой стороны перемещение пачки при ее полном контакте с по верхностью движения приводит к значительным энергозатратам, что при вело к отказу от использования безмачтовых КТУ.

Общее резюме которое можно сделать из выше представленной ин формации следующее: чем меньше пятно контакта с поверхностью движе ния – тем меньше энергозатраты, но тем больше уплотнение почвы, а сле довательно экологический ущерб наносимы трелевкой лесной среде.

Современные самоходные КТУ имеют телескопическую мачту, кото рая способна изменять величину вылета, следовательно, можно утвер ждать, что нахождение оптимального пятна контакта пачки с почвой, при котором не происходит ее переуплотнения, позволит оптимизировать ра боту данного вида первичного транспорта леса по критериям экологично сти и энергоемкости. Поддержание примерно постоянного угла наклона пачки возможно за счет постепенного уменьшения высоты мачты, по мере приближения к ней пачки.

Средний угол наклона пачки определяется по выражению:

где: – параметр (=1, 2, 3);

l – длина пачки;

h – высота подъема пач ки при трелевке.

С учетом угла наклона поверхности движения, угол подъема пачки относительно горизонта определится как:

где: – угол наклона поверхности движения.

В рассматриваемом случае высота подъема пачки может быть опреде лена из выражения:

где: L – расстояние до мачты;

Н – высота мачты.

Если лесосека имеет спокойный рельеф, т.е. можно считать, что =0, тогда можно записать, что h = l.

С учетом выражение примет вид:

Максимальная глубина погружения комлевой части пачки составит:

Давление комлевой части пачки на почву составит:

где: rк – условный радиус комлей получаемый по таксационному опи санию. С учетом (5) формула (6) примет вид:

Связь между плотностью почвы и ее деформацией имеет известный вид:

где: В – глубина распространения деформации;

0 – плотность естест венного сложения лесной почвы до приложения нагрузки, max – макси мальная плотность почвы под комлевой частью пачки.

Значение В можно оценить формулой:

Система уравнений (5.21), (5.22) и (5.24) по заданным значениям веса пачки G,, rк, 0, max позволяет найти предельное расстояние трелевки.

Также практический интерес представляет решение обратной задачи, по зволяющее минимизировать отрицательное уплотняющее воздействие во лочащейся пачки на почву лесосеки: по конечному углу подъема пачки к горизонту может быть определен предельно допустимый вес пачки, а при наличии телескопической мачты (с регулируемой высотой подвеса блока) требуемый постоянный угол подъема пачки по критерию уплотнения поч вы.

поэтому:

В свою очередь из (5.21) следует Приравняв (5.26) и (5.27), находим оптимальную величину расстояния трелевки по критерию воздействия на почву:

Таким образом, получены основные зависимости, позволяющие опре делять оптимальную величину расстояния трелевки по критерию воздей ствия на почву, а также оптимальный угол подъема пачки к горизонту при трелевке неподвесными КТУ.

Трелевка (от английского глагола to trail – тащить, волочить) – пере мещение древесины от места валки до места погрузки на лесовозный транспорт (верхний склад или погрузочный пункт). Трелевка является са мой трудо- и энергоемкой операцией лесосечных работ. А также оказывает наиболее существенное влияние на почвенно-грунтовые условия будущей вырубки. Собираемая на лесосеке древесина вывозится на нижний склад лесозаготовительного предприятия или потребителя без перегрузки на верхнем складе или погрузочном пункте, такой технологический процесс называется прямой вывозкой древесины.

В зависимости от принятого технологического процесса лесосечных работ древесина может трелеваться в виде деревьев, хлыстов, полухлыстов или сортиментов.

По виду применяемого оборудования различают следующие виды трелевки: гужевую, тракторную, канатную и воздушную (вертолетную или аэростатную).

В зависимости от способа закрепления лесоматериалов на трелевоч ном оборудовании различают трелевку в непогруженном положении, по лупогруженном положении, полуподвешенном положении, полностью по груженном положении и полностью подвешенном положении.

Наиболее распространенной в настоящее время является тракторная трелевка пачек хлыстов или деревьев в полупогруженном положении, осуществляемая специальными трелевочными тракторами с канатно чокерным или бесчокерным технологическим оборудованием. Трелевоч ные тракторы с пачковыми или клещевыми захватами (так называемые скиддеры) осуществляют трелевку пачек деревьев или хлыстов в полупод вешенном положении. Тракторная трелевка сортиментов осуществляется сортиментовозами (форвардерами) в полностью погруженном положении.

В скандинавских странах на малых по объёму рубках нашли примене ние лесохозяйственные агрегаты, созданные на базе мотовездеходов. Фир мами Vimek и Skogma создан агрегат Minimaster 4WD, состоящий их мо товездехода с двигателем 480см3 и 4-х колёсного прицепа грузоподъёмно стью 4000кг (рис. 5.16 и 5.17).

На мотовездеходе Minimaster 4WD установлен 4-х тактный бензино вый двигатель 16л.с. и вариаторная трансмиссия. Максимальная скорость движения З0км/ч. Тяговое усилие 500кг. Длина, высота и ширина вездехо да соответственно 213x115x119см.

Прицеп имеет раму однобалочной конструкции, на которой отдель ными модулями установлены: 4-х колёсная балансирная тележка, коники, передняя ограждающая решётка, погрузочное устройство в виде крана или гидроманипулятора, прицепное устройство. По желанию устанавливается роликовый привод колёс. Прицеп имеет длину и ширину - 355х157см, до рожный просвет - 550мм.

Гидравлическая система прицепа приводится от вала отбора мощно сти мотовездехода. Мощность насоса составляет 15л/мин. Рабочее давле ние 140 бар. С помощью гидросистемы осуществляется работа привода те лежки и погрузочной установки. При отсутствии гидросистемы привод крана осуществляется механически.

На колёса прицепа и вездехода устанавливаются шины 175x14 высо кой проходимости. Фирма Vimek на прицепе и заднем мосте вездехода применила сдвоенные колёса.

Погрузочный кран представляет собой стойку коробчатого сечения с двухметровой консолью, поворачивающейся вручную. На конце консоли установлен блочёк для троса, который наматывается на лебёдку. С помо щью ручного двухрычажного захвата сортимент поднимается и укладыва ется в грузовой отсек. Управление лебёдкой дистанционное с применением тросика.

Мини гидроманипулятор имеет захват сечением 0,15м2. Радиус его действия составляет 2,3 м. Управление манипулятором клапанное. Оно ус тановлено за спинкой кресла водителя. Для устойчивости прицепа во вре мя погрузочно-разгрузочных работ манипулятор оснащен гидравлически ми опорами.

Для возможности работы в тёмное время суток рабочая зона освеща ется фарой, установленной на защитной дуге вездехода.

Вездеход при адаптации к работе с прицепом в лесных условиях пре терпел незначительные изменения. Над спинкой кресла водителя установ лена защитная дуга, впереди вездехода навешан «кенгурятник», позади экран с защитной сеткой.

В настоящее время имеется большой выбор мотовездеходов (квадро циклов) для работы в лесных условиях. По данным мировой рынок пред ставлен следующими производителями этой техники: Polaris (37%), Honda (27%), Yamaha (22%), Kawasaki (5%), Suzuki (4%), Artic Cat (4%), и Bom bardier (1%).

До последнего времени практически все вездеходы выпускались с ко лёсной формулой 4x4. На ряде фирм, в частности Polaris, начат выпуск машин с ходовой системой 6x6. Отмечается трансформирование вездехо дов в мини-тракторы. Устанавливается капот над двигателем, грузовой ку зов, однорядное сидение для водителя и пассажира, дуги ограждения и т.д.

Смещение влево рулевой колонки.

На вездеходах, представляющих интерес для лесного хозяйства, уста новлены бензиновые 4-х тактные одно- двухцилиндровые двигатели с жидкостным охлаждением емкостью 480-680см3. Вариаторная трансмис сия позволяет плавно изменять передаточное число в зависимости от час тоты оборотов двигателя и нагрузки, что обеспечивает высокую приспо собляемость машины к выполнению работ в сложных условиях леса без нанесения значительного вреда напочвенному покрову. Тяговое усилие развиваемое вездеходами составляет 500 -700кг.

Мотовездеходы имеют следующие габариты: длина - 2,05-2,09м, ши рина - 1,15-1,17м, высота-1,19-1,21м. Их масса составляет 500-700кг. До рожный просвет - 275-285мм. Внутренний радиус поворота - 1,7-2,0м.

Рис. 5.16 Лесохозяйственный агрегат Vimek Minimaster101 на вывозке Рис. 5.17 Лесохозяйственный агрегат Skogma Minimaster на вывозке В Скандинавских странах при проведении первых приёмов рубок ухо да, удалении семенников в лесах естественного возобновления, санитар ных рубках и разработке буреломов наряду с традиционным средством трелёвки применяют малые универсальные машины. Модели данной ма шины представлены на рис. 5.18 и 5.19. Управление её движением осуще ствляется идущим впереди машины рабочим.

Среднегодовая продолжительность использования гусеничной мини машины составляет 150 дней.

Около 60% предприятий, эксплуатирующие эти машины, применяют метод заготовки леса, заключающийся в разработке части какого-либо уча стка с подтаскиванием в этот же рабочий день сортиментов к волоку и ук ладкой их в штабель. В 25 случаях из 100 подталкивание ведут лишь по окончании разработки всего участка (например, в буреломных насаждени ях). В обоих случаях валка и первичная обработка отделены от операции подтаскивания.

Порядок проведения приёмов рубок с заготовкой леса комбинирован ным способом представлены на рис. 5.20. Достоинство комбинированного способа состоит в смене вида работ, производимых рабочим, использова ния роликовой опоры при разделки деревьев у пня и выгрузки сортиментов у волока и постоянная завершённость технологических операций, выпол няемых мини-машиной с поваленными деревьями.

В табл. 5.1 приведены средний объём подвозимых к волоку пачек и производительность на подталкивании при заготовке сортиментов различ ными способами с использованием мини-машин. Сопоставление данных показывает, что комбинированный способ по производительности и сред нему объёму транспортируемой к волоку древесины выгодно отличается от сравниваемых вариантов.

В табл. 5.2 приведены некоторые показатели для различных категорий работающих, заготовляющих тонкомерный лес способом, предполагаю щим разработку участка по частям с последующем подтаскиванием сорти ментов в этот же день. Данные топливной экономичности и производи тельности показывают, что с наибольшей эффективностью трудятся лесо владельцы.

С целью повышения эффективности использования минимашины на многих предприятиях к каждой машине прикрепляют 2 или 3 рабочих, систематически подменяющих друг друга на подтаскивании сортиментов.

Однако, практика показывает, что система в составе мини-машины и одно го рабочего более производительна (табл. 5.3).

В табл. 5.4 приведены показатели работы минимашины при заготов ке леса комбинированным и раздельным (валка и первичная обработки не совмещены по времени) способами. Значения распределения затрат време ни, расхода топлива и производительности указывают, что на заготовку древесины минимашиной целесообразней производить комбинированным способом.

Четырёхтактные двигатели минимашины отличаются небольшим рас ходом топлива. Существенное влияние на этот показатель оказывает рас стояние подтаскивания. Так, при расстоянии 100м он составляет 0,4 л/м3, а при 500м -0,8 л/м3, т.е. расход составляет 0,1 л/м3 на каждые 100м. В пере расчёте на 1 маш.-час средний расход топлива составляет 0,85л (макси мальный - 1,0-1,5л), на заготовленный кубометр древесины - 0,6 литра.

В качестве дополнительного оборудования к мини машине придаётся прицеп (колёсный или на полозьях), лебёдка для подтаскивания деревьев, цепи для прикрепления груза, опорные ролики, монтируемые на стойке прицепа.

Минимашина «Железный конь» JH 125 PRO фирмы Jonsered имеет эксплутационную массу 300 кг, грузоподъёмность 500 кг или 1м3 древеси ны длинной 3-4метра. На нём установлен четырёхтактный одноцилиндро вый бензиновый двигатель с воздушным охлаждением Хонда GX мощностью 3,7 кВт (5л.с.) при 3600об/мин. Машина имеет следующие га бариты: длина с рычагом управления 2900мм (без рычага - 1600мм), ши рина - 1080мм и высота -1640мм. Максимальная скорость перемещения 5,3км/ч. Гусеницы машины выполнены из сверхпрочных резиновых лент 380x2900 мм.

На минитракторе ОХЕН («Вол») установлен двухцилиндровый двига тель Vanguard мощностью 16 л.с. с крутящим моментом 33 Нм при об/мин. Его эксплутационная масса 500 кг. Рейсовая нагрузка при работе с прицепом составляет 1,5м3 древесины. Рабочая скорость движения 4 км/ч.

Длина машины без рычага 170см, ширина - 115см. Ширина гусеничной ленты 40см.

Аналогичные технические данные имею и другие мини - машины для трелёвки древесины. К недостаткам зарубежных трелёвочных минимашин (в частности, моделей «Железный конь», «Голиаф» и «Вол») относятся не совсем удачное исполнение ручки штанги и рычага управления, невысокая скорость движения по ледяному и снежному покрову, повышенная нагруз ка на переднюю часть при движении без груза, неудобное расположение точек смазки и большая масса прицепа.

Учитывая перечисленные недостатки в России АО «Рыбинские мото ры» совместно с НИИ транспортного машиностроения в конце прошлого века была создана отечественная минимашина. Компоновочное решение этой машина представлено на рис. 5.21. Отечественная машина выполнена с возможностью обеспечения управления ею как с земли, так и с удобного сидения (рис. 5.22).

Минимашина АО «Рыбинские моторы» имеют следующие техниче ские характеристики:

Эксплутационная масса машины, т

Масса полезного груза, т:

на раме машине

на полуприцепе

Тяговое усилие на снегу плотностью 0,35 г/см3, кН

Мощность двигателя, кВт

Отбор мощности, кВт

Скорость движения (вперёд-назад), км/ч:

при управлении с земли

при управлении с сидения

Габариты машины, мм:

длина с водилом вперёд/наверх

ширина по кромкам гусениц

Дорожный просвет, мм

Среднее давления на грунт с грузом на раме, кгс/см2

Предельный угол подъёма, град

Время работы двигателя на одной заправке, час

Тяговое усилие лебёдки, кН

Показатели работы гусеничной минимашины при заготовке древесины Способ заготовок ный ка леса по частям с последующим подтаскиванием к волоку участка с после дующим подтас киванием к волоку Для универсализации созданной минимашины предусматривается вы пуск шлейфа машин и орудий. В его состав включается полуприцепы для перевозки самой машины, сортиментов длиной до 6,0 м, различных грузов и модулей с оборудованием, в том числе манипуляторов, миниэкскаватора и т.п. Для агрегатирования минимашин с лесохозяйственными машинами и орудиями создана навесная система и гидропривод с выносным гидромо тором для привода рабочих органов.

Показатели работы для различных категорий работающих на заготовке тонкомерного леса комбинированным способом *Категор ра ботающих Рис. 5.18 Малая универсальная машина минитрактор OXEH К первой категории относятся рабочие, привлекаемые к лесозаготов кам со своей техникой, вторая категория включает в себя рабочих, не имеющих собственной техники, а в третью категорию включены лесовла дельцы, выполняющие работы собственными силами.

Показатели работы минимашины при изменении количества работающих Здесь: K P – количество рабочих;

Dср – средний диаметр деревьев;

Vср – средний объём пачки;

Lср – среднее расстояние подтаскивания;

t в о о – вре мя валки и первичной обработки;

t под – время подтаскивания;

tп-в – время погрузки и выгрузки;

Qб – расход бензина;

П – производительность.

Показатели работы минимашины при заготовке леса комбинирован Рис. 5.19 Малая универсальная машина Combi Trac Рис. 5.20 Порядок проведения рубок с помощью малой универсальной 1- рабочий, перемещаясь вдоль границы участка, заводит мини-машину в насаждения на глубину 20-40м и разворачивает её;

2- мини-машину ставят у намеченного дерева, рабочий с помощью бензопилы валит его и произво дит первичную обработку, используя в качестве опоры ролик стойки кони ка прицепа;

3 - мини-машину перемещают к следующему дереву и опера ция по п.2 повторяется;

4 - мини-машина подвозит пачку сортиментов к трелёвочному волоку, пригодному для движения форвардеру, сортименты с помощью ролика стойки выгружаются и укладываются в штабель Рис. 5.21 Компоновка малой универсальной машины: 1 -рама;

2 - дви 3 - клиноремённый вариатор;

4 - коробка передач;

5 -водило;

6 - фара ис катель;

7 - лебёдка;

8 - ограждение;

9 - откидное сидение;

10 - коник;

упоры;

12 - труба поперечная;

13 - ходовая часть;

14-воздухоочиститель;

Рис. 5.22 Схема управления малой универсальной 5.4 Сохранение почвенного плодородия при использовании колесных Известно, что колесные тракторы имеют основное преимущество пе ред гусеничными в том, что обладают значительно большими эксплуата ционными скоростями. Однако, как показали исследования [136] при их работе возникают существенные динамические нагрузки на почво-грунты лесосек, которые необходимо учитывать при разработке организационно технологических мероприятий по уменьшению экологического ущерба от лесосечных работ.

Рассмотрим динамическую систему воздействия колесного трактора на почву в рамках математической модели колебательного движения c тремя степенями свободы: вертикальными перемещениями z, продольно угловыми и поперечно-угловыми перемещениями кузова (рис. 5.23).

Суммарная сила тяжести трактора G и пачки Q приложена к центру тяже сти системы и направлена вдоль оси z, воздействуя через шины на почву.

Трактор на первом этапе исследований будем рассматривать с симметрич ной подвеской, причем все жесткости и вязкости имеют линейные харак теристики с коэффициентами жесткости тi и коэффициентами сопротив ления шин µi, i=1, 2, …, 2п=6.

При наезде на микронеровность профиля дороги колеса трактора пе реместятся на величины уi, а центр тяжести – на величину z. Перемещения уi = f (t ) являются случайными функциями воздействия от профиля до роги к кузову трактора, причем запаздывания i определяются как:

где: l1 – расстояние от центра тяжести трактора до оси переднего колеса;

li – то же расстояние до оси i-го колеса;

– скорость движения трактора.

При рассмотрении задачи уплотнения почвы под действием динами ческих и статических сил на первый план выходят проблемы определения частотных характеристик колебательного процесса, а именно скорости ко лебаний z (t ), поскольку с квадратом этой величины связаны как кинети ческая энергия динамического воздействия, так и возникающие напряже ния динамического удара движителя по почве.

Система дифференциальных уравнений, описывающая линейные вертикальные и продольно-угловые колебания подрессоренного трактора сводится посредством преобразований Лапласа к решению системы ли нейных алгебраических уравнений относительно комплексной переменной s = + i, где – собственная частота динамической системы. Таким образом Лапласово изображение L скорости вертикальных колебаний z (t ) & дает в комплексных переменных величину:

которая связана с изображением величины вертикальных колебаний сле дующим соотношением:

Изображение скорости линейных вертикальных колебаний представ ляет собой произведение передаточной функции скорости W(s) на изобра жение F(s) функции воздействия f(t). Для симметричной подрессоренной системы передаточная функция равна:

где: c = ;

тр – подрессоренная суммарная масса трактора и части Принимаем синусоидальное внешнее воздействие в виде:

где: Н – максимальная амплитуда отклонения профиля дороги от условной горизонтальной плоскости, проведенной через самую низкую точку про филя;

1 – частота внешнего воздействия (вынужденных колебаний) про филя дороги. Тогда изображения этого воздействия определяется как:

В конечном итоге с учетом выражений (5.32), (5.33) и (5.34) получим соотношение для определения z (s ) :

Для перехода от передаточной функции к частотной характеристике достаточно принять s = i. Вещественная часть комплексного выраже ния (5.35) будет являться действительной амплитудно-частотной характе ристикой скорости вертикальных колебаний, которую обозначим как Az& (i ) :

где: К, С, М и N – коэффициенты, определяемые из следующих соот ношений:

Рис. 5.24. Зависимость относительной амплитуды скорости вертикальных колебаний от - относительной частоты (mi=100кГ/см;

µi=3000 кГс/м): На рис. 5.24 представлены зависимости относительной амплитуды Аz& = Az& H от относительной частоты 1 при различной скорости движения трактора и значениях параметров осей l1=1,5 м;

l2=0,5 м;

l3=4, м. Как видно из рис. 5.24 с ростом скорости движения в резонансной об ласти динамические характеристики колебательных процессов резко сни жаются (более чем в два раза). Безразмерная величина Аz в статистиче ской динамике сельскохозяйственных машин получила название коэффи циента демпфирования, поскольку оптимальный подбор собственных ко лебаний системы по отношению к вынужденным позволяет в 5…7 раз сни зить амплитуду скорости, т.е. снизить силовое динамическое воздействие на почву. В этом смысле величина Аz несет нагрузку и коэффициента ди намического усиления скорости амплитудных колебаний системы.

На рис. 5.25 приведены зависимости относительной амплитуды от жесткости рессор (а) и сопротивления амортизаторов (б) в дорезонансной (1) и зарезонансной (2) областях. Как следует из результатов расчетов (рис.

5.25 а) при постоянном сопротивлении амортизаторов т=150…400кГ/см относительная амплитуда Аz сохраняет практически постоянное значение 0,85…0,9 в дорезонансной области, тогда как в зарезонансной она снижа ется в 3…4 раза до значений 0,2…0,4. при постоянной жесткости рессор т=100 кГ/см влияние сопротивления амортизаторов свидетельствует о том, что в дорезонансной области с достижением µ величин более кГс/см относительная ампитуда Аz превышает значение 1 и далее возрас тает по логарифмическому закону. В зарезонансной области также наблю дается логарифмическое изменение величины Аz, но в меньшем диапазо не значений 0,5…1. Данный вывод совпадает с выводом о том, что аморти заторы оказывают наибольшее влияние на амплитудные значения скоро стей чем жесткость рессор, причем чем больше сопротивление амортиза торов, тем выше наблюдается амплитудно-частотная характеристика как в дорезонансной так и зарезонансной областях. В пределе при ам плитудная частотная характеристика стремится к постоянному значению, равному тр.

Динамические напряжения д на границе раздела «грунтозацеп почвогрунт» по сравнению со статическими нагрузками с определим че рез соотношение соответствующих акустических жесткостей с учетом ко эффициента динамического усиления:

где: 1 – акустическая жесткость материала грунтозацепа, равная 1,2· т/м2·с;

2 – акустическая жесткость грунта, равная 0,8·800 т/м2·с, т.е. коэф фициент акустического преломления: k = 1 =0,615.

Рис. 5.25. Зависимость амплитуды скорости от жесткости рессор и сопро тивления амортизаторов: 1, 2 – расчетные кривые;

3 – полиноминальная аппроксимация;

4 – логарифмическая аппроксимация Статическое давление с из уравнения предельного равновесия опре делим как:

где: f1 – коэффициент сопротивления качению, равный 0,1…0,4;

F – сум марная площадь грунтозацепов, равная 0,24 м2 при шести нагруженных грунтозацепах. При суммарной силе тяжести в 190 кН расчетное давление с составляет 79 кПа.

Рис. 5.26 Схема нагружения вязкопластичного почвогрунта:

а)диаграммы динамической (1) и статической (2) сжимаемости и разгрузки (3, 4);

б) элемент среды с пружинами динамического (1) и статического Переходя к рассмотрению процессов уплотнения вязкопластического почвогрунта под действием динамических нагрузок отметим, что дефор мации будут протекать не мгновенно, а в течение короткого, но конечно го периода времени. Перестройка структуры среды, именуемая в механике грунтов переупаковкой, представляет собой сложный внутренний и меж кристаллический процесс переукладки зерен, а при построении модели ди намической сжимаемости принимается, что существуют две диаграммы сжатия – динамическая (при которой скорость деформации ) и ста тическая (при которой 0 ). Динамической диаграмме соответствует сжатие пружины 1, а статической диаграмме – совокупное сжатие обеих пружин в рамках модели Фойгта. Разгрузка среды происходит по другим законам, причем после ударного сжатия за фронтом волны напряжения может происходить как непрерывный рост, так и убывание напряжений. В первом случае деформация, а значит и уплотнение почвы, будет возрастать вследствие дополнительного сжатия среды и переупаковки зерен грунта.

Во втором случае одновременно происходит как снижение деформации, за счет разгрузки, так и ее рост в ходе переупаковки. Деформация 1 соответ ствует динамической сжимаемости, а 1 – статической, т.е. деформация элемента среды определяется как сумма = 1 + 2. Относительное уплот нение почвы =, где – начальная плотность, связано с деформаци ей следующим соотношением:

Таким образом, в силу линейного характера связи относительной плотности и деформаций будем считать, что величина уплотнения = д + с, т.е. представляет собой сумму величин динамического и ста тического уплотнений. При ударном сжатии деформация почвогрунта определяется только кривой динамического сжатия, так как деформация не возникает. Отмеченные особенности динамической сжимаемости поч вогрунтов в общей постановке представляют значительные математиче ские трудности, в связи с чем на первом этапе исследований упростим мо дель исследуемого явления.

Принимая в первом приближении линейный характер зависимостей нагружения:

где: Ед и Ес – соответственно динамический и статический модули дефор мации (первый по отношению ко второму возрастает в 2…7 раз, что уста навливается экспериментально), не учитывая на данном этапе исследова ний влияние эффекта разгрузки, определим величину относительного ди намического уплотнения почвогрунта д как:

На рис. 5.27. приведены данные зависимости д ( ) при различных скоростях движения трактора, которые указывают на существенное изме нение характера уплотнения почвы по мере приближения динамической системы к состоянию резонанса. До и после этого состояния уплотнение почвы за счет одномоментной ударной нагрузки не выходит за границы значений 1,1…1,2. Этот результат объясняется тем, что несмотря на высо кую амплитуду динамических напряжений по сравнению со статическими напряжениями более крутой наклон первой диаграммы обуславливает раз витие меньших значений деформации. В то же время, более низкие стати ческие напряжения, следуя второй диаграмме обеспечат развитие больших по величине деформаций.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 




Похожие материалы:

«В.И. Титова, М.В. Дабахов, Е.В. Дабахова ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ В КАЧЕСТВЕ ВТОРИЧНОГО МАТЕРИАЛЬНОГО РЕСУРСА В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ Н. Новгород, 2009 В.И. Титова М.В. Дабахов Е.В. Дабахова ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ В КАЧЕСТВЕ ВТОРИЧНОГО МАТЕРИАЛЬНОГО РЕСУРСА В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ Допущено УМО вузов РФ по агрономическому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям Агрономия, Агрохимия и ...»

«i Космическое Послание Мишель Дэмаркэ Перевод с английского оригинала под заглавием Thiaoouba Prophecy Впервые опубликованным под заглавием Abduction to the 9-th planet ISBN 9 780646 159966 Верить недостаточно. Надо ЗНАТЬ. i ii Предисловие Я написал эту книгу как ответ на полученные распоряжения, которым я подчинился. Она – рассказ о событиях, которые произошли со мной лично – я утверждаю это. Я полностью отдаю себе отчет в том, что, до некоторой степени, эта необычная история будет воспринята ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Алтайский государственный аграрный университет Л.М. Татаринцев ОСНОВЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ: ОСНОВЫ ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА Учебное пособие Часть II Рекомендовано УМО по образованию в области землеустройства и кадастров в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 120300, 120301 – Землеустройство ...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КООПЕРАЦИЯ И ИНТЕГРАЦИЯ В АПК Учебник ПЕНЗА 2005 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 40 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пензенский государственный университет Кооперация и интеграция в АПК Допущено Учебно-методическим объединением по образованию в области производственного менеджмента в ...»

«СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК Сборник статей Международной научно-практической конференции 4 марта 2014 г. Уфа РИЦ БашГУ 2014 1 УДК 00(082) ББК 65.26 С 43 Ответственный редактор: Сукиасян А.А., к.э.н., ст. преп.; СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ С 43 ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК: сборник статей Международной научно-практической конференции. 4 марта 2014 г.: / отв. ред. А.А. Сукиасян. - Уфа: РИЦ БашГУ, 2014. – 100 с. ISBN 978-5-7477-3496-8 Настоящий сборник ...»

«Белгородский государственный технологический университет имени В.Г.Шухова Сибирский государственный аэрокосмический университет имени акад.М.Ф.Решетнева Харьковская государственная академия физической культуры Харьковский национальный педагогический университет имени Г.С.Сковороды Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства имени П.Василенко Харьковская государственная академия дизайна и искусств ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СПОРТИВНЫХ ИГР И ЕДИНОБОРСТВ В ВЫСШИХ ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.Н. Прянишникова И.А. Самофалова СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ КЛАССИФИКАЦИИ ПОЧВ Учебное пособие Пермь 2012 УДК 631.442 ББК Самофалова, И.А. Современные проблемы классификации почв: учебное пособие. / И.А. Самофалова; М-во с.-х. РФ, ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА. – Пермь: Изд-во ...»

«1 Соколова Т.А., Трофимов С.Я. Сорбционные свойства почв. Адсорбция. Катионный обмен Москва 2009 2 ББК Рецензенты: доктор биологических наук профессор С.Н.Чуков доктор биологических наук профессор Д.Л.Пинский Рекомендовано Учебно-методической комиссией факультета почвове- дения МГУ им. М.В.Ломоносова в качестве учебного пособия для сту дентов, обучающихся по специальности 020701и направлению 020700 – Почвоведение Соколова Т.А., Трофимов С.Я. Сорбционные свойства почв. Адсорбция. Катионный ...»

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Южный федеральный университет Научный совет по изучению, охране и рациональному использованию животного мира opnakel{ on)bemmni gnnknchh МАТЕРИАЛЫ XVI ВСЕРОССИСКОГО СОВЕЩАНИЯ ПО ПОЧВЕННОЙ ЗООЛОГИИ (4–7 октября 2011 г., Ростов-на-Дону) Москва–Ростов-на-Дону 2011 УДК 502:591.524.21 Проблемы почвенной зоологии (Материалы XVI Всероссийского совещания по почвенной зоологии). Под ред. Б.Р. Стригановой. Мос ква: Т-во ...»

«ВВЕДЕНИЕ От пушных зверей получают как основную, так и побочную продукцию. Основной товарной продукцией является шкурка, а побочной — жир, мясо и пух-линька. Шкурки идут на пошив изделий, мясо — в корм птице и свиньям, а также зверям, пред назначенным для забоя, жир — в корм зверям и на техничес кие нужды, а пух-линька— на производство фетра и других изделий. От всех пушных зверей получают еще и навоз, кото рый после соответствующей бактериологической обработки можно с успехом использовать в ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ СИСТЕМА ВЕДЕНИЯ ЖИВОТНОВОДСТВА РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ НА 2014-2020 ГОДЫ Ростов-на-Дону 2013 УДК 636 ББК 45/46 С 55 Система ведения животноводства Ростовской области на 2014-2020 годы разработана учеными ДонГАУ, АЧГАА, ВНИИЭиН, СКНИИМЭСХ и СКЗНИВИ по заказу Министерства сельского хозяйства и продовольствия Ростовской области (государственный контракт №90 от 12.04.2013 г.). Авторский коллектив: Раздел 1. – Илларионова Н.Ф., Кайдалов ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КУЛЬТУРА, НАУКА, ОБРАЗОВАНИЕ В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ МАТЕРИАЛЫ V МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ Гродно УО ГГАУ 2011 УДК [008+001+37] (476) ББК 71 К 90 Редакционная коллегия: Л.Л. Мельникова, П.К. Банцевич, В.В. Барабаш, И.В. Бусько, В.В. Голубович, С.Г. Павочка, А.Г. Радюк, Н.А. Рыбак Рецензенты: доктор философских наук, профессор Ч.С. Кирвель; кандидат ...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Дальневосточный федеральный университет Школа естественных наук ДАЛЬНИЙ ВОСТОК РОССИИ:   ГЕОГРАФИЯ, ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЯ, ГЕОЭКОЛОГИЯ  (К Всемирному дню Земли) Материалы XI региональной научно-практической конференции Владивосток, 23 апреля 2012 г. Владивосток Издательский дом Дальневосточного федерального университета 2013 УДК 551.579+911.2+911.3(571.6) Д15 Д15 Дальний Восток России: география, гидрометеорология, геоэкология : материалы XI ...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное научное учреждение РОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МЕЛИОРАЦИИ (ФГНУ РосНИИПМ) ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ Сборник статей Выпуск 38 Новочеркасск 2007 1 УДК 631.587 ББК 41.9 П 78 РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: В.Н. Щедрин (ответственный редактор), Г.Т. Балакай, В.Я. Бочкарев, Ю.М. Косиченко, Т.П. Андреева (секретарь) РЕЦЕНЗЕНТЫ: В.И. Ольгаренко – заведующий кафедрой эксплуатации ...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное научное учреждение РОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МЕЛИОРАЦИИ (ФГНУ РосНИИПМ) ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ Сборник статей Выпуск 41 Новочеркасск 2009 УДК 631.587 ББК 41.9 П 78 РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: В.Н. Щедрин (ответственный редактор), С.М. Васильев, Г.Т. Балакай, Т.П. Андреева (секретарь) РЕЦЕНЗЕНТЫ: В.И. Ольгаренко – заведующий кафедрой Эксплуатация мелиоративных ...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное научное учреждение РОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МЕЛИОРАЦИИ (ФГНУ РосНИИПМ) ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ Сборник статей Выпуск 40 Часть I Новочеркасск 2008 УДК 631.587 ББК 41.9 П 78 РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: В.Н. Щедрин (ответственный редактор), Ю.М. Косичен ко, С.М. Васильев, Г.Т. Балакай, Т.П. Андреева (секретарь) РЕЦЕНЗЕНТЫ: В.И. Ольгаренко – заведующий кафедрой ...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное научное учреждение РОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МЕЛИОРАЦИИ (ФГНУ РосНИИПМ) ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ Сборник статей Выпуск 39 Часть II Новочеркасск 2008 УДК 631.587 ББК 41.9 П 78 РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: В.Н. Щедрин (ответственный редактор), С.М. Васильев, Г.Т. Балакай, Т.П. Андреева (секретарь) РЕЦЕНЗЕНТЫ: В.И. Ольгаренко – заведующий кафедрой Эксплуатация ...»

«23 - 24 мая 2012 года Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГБОУ ВПО Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпина В МИРЕ НАУЧНЫХ научно-практическая конференция ОТКРЫТИЙ Всероссийская студенческая Том III Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГБОУ ВПО Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпина Всероссийская студенческая научно-практическая конференция В МИРЕ НАУЧНЫХ ОТКРЫТИЙ Том III Материалы ...»

«23 - 24 мая 2012 года Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГБОУ ВПО Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпина В МИРЕ научно-практическая конференция НАУЧНЫХ Всероссийская студенческая ОТКРЫТИЙ Том I Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГБОУ ВПО Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпина Всероссийская студенческая научно-практическая конференция В МИРЕ НАУЧНЫХ ОТКРЫТИЙ Том I Материалы ...»






 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.