|
Месяц
|
Я
|
Ф
|
М
|
Ап
|
М
|
Ин
|
Ил
|
Ав
|
С
|
Ок
|
Н
|
Д
|
Год
|
|
Влажность
|
82
|
79
|
79
|
76
|
66
|
69
|
71
|
73
|
81
|
86
|
87
|
86
|
78
|
Рисунок 3.
Из таблицы видно, что относительная влажность воздуха не отпускается ниже
66% (в мае), следовательно в Тоншаевском районе не возникают суховеи.
Максимальная влажность воздуха наблюдается в декабре и составляет 82%.
В данном районе преобладает юго-западное с отклонением к югу и западу,
направление ветров, которое приносит цыклоны. На территории района, в летнее
время (апрель, май) во время гроз возможны кратковременные шквальные ветра,
достигающие скорости до 20-25 м/с. Повторяемость за год слабых ветров ,
скорость которых достигает до 5 м/с, равна 70-85%.
.2 Характеристика лесорастительных условий
Территория Пижемского районного лесничества расположена в центре
европейской части России, на Приволжской (Мордовской) возвышенности и
характеризуется равнинным полого- волнистым рельефом.
Рельеф равнинный, с наличием редких не высоких холмов сглаженной формы и
вытянутых неглубоких понижений. Водораздельные возвышенности имеют форму плато,
вершины переходят в склоны постепенно. Наивысшие отметки достигают до 140
метров над уровнем моря, преобладающие - около 100 метров. Овражная и речная
сеть развиты слабо. Средняя крутизна склона 3-5 градусов. Указанные особенности
рельефа определили отнесение всех лесов к категории равнинных.
Земли на которых расположены территории поселения, сложены из продуктов
четвертичного периода - водоледниковых отложений и современных аллювиальных и
делювиальных продуктов. Преобладающими отложениями на территории являются:
флювиогляционные, аллювиальные, делювиальные. Суглинистые делювиагляционные
отложения занимают небольшую площадь. Они красновато -бурого цвета, плотные и
сильно опесчанены. Очень часто в этих почвах встречаются валуны, щебень галька.
Они светлые, рыхлые, маловлагоемкие. Территории лесничества находится в
подзолистой почвенной зоне, имеет 4 типа почв: подзолистый, болотный, дерево-
луговой, пойменно- болотный.
В долинах сформировались дерново- подзолистые почвы с ясновыраженными
подзолистым горизонтом. На равнинных повышенных участках, где продолжительное
время застаивается вода, в условиях избыточного увлажнения формируются
заболоченные почвы. На водораздельных равнин отмечены дерново- подзолистые
глееватистые, глееватые и глеевые почвы.
Песчаные почвы расположены не большими площадями на территории всего
района. Почвы эти бесструктурные, имеют малую гигроскопичность, легкую
проницаемость для воды, небольшую влагоемкость. Грубые супесчаные почвы по
своим свойствам почвы близки к песчаным почвам: они рыхлые и обладают хорошей аэрацией.
Дерново- подзолистые, крупно- пылеватые по механическому составу почвы содержат
песчаные частицы , пылеватых элементов и элементов ила.
Лесистость района равна 72,4%. Северная и восточная часть района
предоставлена сплошным лесным массивом, южная и центральная зоны- отдельными
лесными участками.
Запас древесины в лесах оценивается в 18,9 млн.м3., из которых
57,2% приходится на хвойные породы. Запас спелой древесины составляет 11,1%
общего количества- 2,1 млн.м3.
В целях восстановления и сохранения лесов на территории района ежегодно
проводятся мероприятия по охране и защите лесного фонда.
На территории Пижемского районного лесничества преобладающими породами
являются: сосна, ель, береза. Травянистый покров встречается на вырубках,
опушках, полянах и участках с давно сведенным лесом.
В поймах, на заболоченных участках растут ивы, ольха, кустарники, осина.
В подлеске преобладает рябина и можжевельник.
Третий ярус составляют мелкие кустарники: клюква, черника, брусника. В
густых лесах почва сплошь покрыта мхами, а на заболоченных участках -сфагновым
мхом. В светлых лесах мхи уступают место мятнику, колоску душистому. В лесу
часто встречаются вороний глаз, земляника. Песчаные склоны покрыты скудной
растительностью, а суглинистые и легкосуглинистые, особенно в микропонижениях,
покрыты злаковой растительностью.
Глава 2.
Технология и система машин для комплексной механизации лесохозяйственных работ
.1 Выбор и
обоснование технологии работ
Применительно к природно-производственным условиям задания или лесхоза
студенты выбирают и обосновывают способ производства работ.
Так, при искусственном лесовосстановлении от состояния лесокультурной
площади (наличие пней, степени влажности и типа почвы, а также других условий)
всецело зависит обоснование всех дальнейших проектируемых мероприятий:
необходимость расчистки или раскорчевки площадей, способа создания лесных
культур и последующих уходов с учетом природно-производственных условий.
Подготовка вырубок включает в себя их очистку от порубочных остатков,
валежника и поросли после ее срезания кусторезами, корчевку пней, фрезерование
пней до уровня почвы.
В зависимости от состояния почвы расчистку лесных площадей от мелколесья
и кустарника производят одним из следующих способов:
корчеванием;
срезанием надземной части древесной поросли и кустарника;
фрезерованием, при котором надземная и корневая части древесной массы
измельчаются и перемешиваются с почвой;
запашкой мелкого и среднего кустарника специальными плугами.
Полосную корчевку пней и расчистку вырубок, как правило, осуществляют на
вырубках с числом пней более 600 шт/га. Сплошную корчевку пней производят при
посадке плантационных культур промышленного типа и лесосеменных плантаций.
Расстояние между осями полос в культурах сосны принимают 3-4 м, ели 3,5-5
м, лиственницы 4-6 м, кедра 5-7 м. При полосной раскорчевке пней расстояние
между осями полос для культур сосны и ели может увеличиваться до 5м. По
обработанной полосе или борозде должна свободно проходить лесопосадочная машина
на тракторной тяге. Ширина полос зависит от состояния влажности почвы, климата,
окружающей растительности. Чем суше климат и сильнее задернение, тем шире
должны быть полосы.
Выбранный способ расчистки лесокультурных площадей должен обеспечить
максимальное сохранение гумусового слоя почвы, улучшение ее физико-механических
свойств.
Лесные культуры в зависимости от влажности почвы могут создаваться
следующими способами: посадкой в микроповышения или дно борозды, посадка на
террасах (в горных условиях или на крутых склонах) и другими способами.
В зависимости от типов условий местопроизрастания, характеристики
лесокультурной площади и ее предварительной подготовки, а также намеченного
типа лесных культур может производится сплошная обработка почвы или частичная
(полосами, бороздами, террасами, площадками и т.д.).
Обработка почвы на лесокультурных площадях с сухими и дренированными
почвами производится следующими способами:
обработка почвы без предварительной раскорчевки бороздами или полосами;
полосная обработка почвы с предварительной раскорчевкой и последующей
обработкой почвы путем рыхления или нарезки борозд;
сплошная обработка почвы после сплошной раскорчевки.
Выбор способа обработки почвы зависит от категории лесокультурной площади
и степени задернения. На незадернелых и слабозадернелых вырубках с почвами
легкого механического состава и небольшим гумусовым горизонтом рыхлят почву
полосами на глубину 10-15 см с одновременным перемешиванием верхнего слоя
почвы.
На средне- и сильнозадернелых вырубках с дренированными почвами
производят нарезку борозд шириной 70-100 см и глубиной 10-15 см двухотвальными
плугами. На старых не возобновившихся вырубках борозды нарезают через 3 м, а на
свежих, после предварительной полосной расчистки - через 4-5 м.
Производство лесных культур на временно переувлажненных почвах
осуществляется по следующим технологиям:
посадка сеянцев в дискретные микроповышения;
посадка сеянцев и саженцев в пласты;
посадка сеянцев и саженцев в гряды.
При производстве лесных культур на вырубках с избыточно увлажненными
почвами подготовка почвы производится одновременно с мелиорацией земель.
На таких площадях лесные культуры создаются по двум технологическим
схемам: посадка по раскорчеванным полосам между осушительными канавами и по
пластам осушительных канав.
На подверженных эрозии склонах производится полосная вспашка почвы по
предварительно подготовленным террасам. Чем больше уклон местности, тем меньше
расстояние между террасами.
В моем курсовом проекте участок, на котором планируется создание лесных
культур на вырубках и гарях, возобновление лиственных пород на дренированной и
временно переувлажненной почве. Почвы супесчаные, песчаные с прослойками
супесей или суглинков.
В курсовом проекте я произвожу выбор главной породы из тех пород которые
могут произростать в этих условиях.
Анализ природных условий и лесорастительного районирования района
показал, что может произростать в этих условиях. Потенциал основных
климатических факторов и почвенные ресурсы обеспечивают нормальное развитие на
всех возрастных стадиях ее развития, способствуют формированию ее естественных
насаждений с широким спектром типов леса и классов бонитета.
В своем курсовом проекте я применяю полосную обработку почвы. При
полосной раскорчевке пней расстояние между осями полос культур сосны в проекте
составит 3,5 метра. Корчевку крупных пней не произвожу.
Подготовку почвы провожу весной перед посадкой, делая микроповышения.
После выбора и обоснования способа производства работ мною будет
разрабатываться принципиальная схема принятого способа с указанием на ней
размеров основных технических показателей.
Приживаемость культур и рост их в первые годы жизни после их посадки в
значительной степени зависит от глубины посадки саженцев - в данных условиях на
глубину 35 см, шаг посадки 1,0 м.
В моем курсовом проекте главным назначением уходов за лесными культурами
заключается в срезании не желательной растительности, улучшении условий
микробиологических процессов.
Рубка ухода за лесом предусматривают удаление части деревьев в целях
выращивания хозяйственно ценных насаждений. В моем проекте будут производиться
рубки осветления, которые проводятся в молодняках для регулирования породного
состава насаждений и улучшения роста деревьев, а также скашивания травянистой
растительности и побегов при уходе.
2.2 Выбор и основание системы машин
На основании выбранного способа производства работ, технологического
процесса, агролесотехнических требований для каждой операции подбираются
рабочие машины и тяговые средства.
Основным критерием правильности выбора рабочей машины является
обеспечение выполнения технологической операции в соответствии с
агролесотехническими требованиями. Это определяется сравнением показателей
технической характеристики данной машины с принятыми агротехническими
требованиями по технологической операции.
Таб. 2. Технологический процесс и система машин для создания лесных
культур на вырубках и гарях, возобновившихся лиственными породами, на
дренированных и временно переувлажненных почвах (реконструкция насаждений)
|
Операция
|
Наименование и марка рабочих машин
|
Марка трактора
|
Класс тяги трактора, кН
|
|
1. Полосная корчевка пней.
|
Корчевальная машина КМ-1
|
ЛХТ-55
|
30(3,0)
|
|
2. Подготовка почвы.
|
Плуги лесные: ПЛП-135;ПЛ-2-50
|
ТМ-100 М ЛХТ-55
|
60(6,0) 30(3,0)
|
|
3. Посадка сеянцев по пластам.
|
Лесопосадочные машины: МЛУ-1А; ЛМД-81; СЛ-2 А
|
ЛХТ-55
|
30(3,0)
|
|
4. Уход за лесными культурами.
|
Культиваторы: КРЛ-1М; КДС-1,8 Мотокусторезы; Секор-3;
Секор-44
|
МТЗ-82 ЛХТ-55 -
|
14(1,4) 30(3,0) -
|
|
5. Осветвлени культур.
|
Мотокусторезы; Секор-3; Секор-44
|
-
|
-
|
Полосную корчевку пней будет производиться корчевальной машиной КМ-1, так
как в данных условиях эта машина наиболее подходящая. Она предназначена для
полосной расчистки вырубок от пней и валежника при подготовке площадей под
лесные культуры. Машина состоит из трактора ЛХТ-55 и навесного корчевального
оборудования.
Таб 2.1. Техническая характеристика корчевателя.
|
Показатель
|
КМ-1
|
|
Производительность, пней/ч
|
|
Ширина захвата, м
|
2,5
|
|
Диаметр удаляемых или срезаемых пней, см
|
40
|
|
Максимальное усилие корчевания, кгс
|
15000
|
|
Масса корчевательного устройства, кг
|
1200
|
|
Марка трактора
|
ЛХТ-55
|
Подготовка почвы будет производиться лесным плугом ПЛ 2-50, так как он
лучше всего подходит после раскорчевки. Плуг предназначен для подготовки
пластов для посадки лесных культур на расчищенных корчевкой полосах. Плуг
агрегатируется с трактором ЛХТ-55.
Таб. 2.2. Техническая характеристика лесного плуга .
|
Показатель
|
ПЛ-2-50
|
|
Производительность, км/ч
|
3,5
|
|
Ширина, м: - борозды (канавы) - микроповышения -
обработанной полосы
|
0,5 0,5 1,2-3,2
|
|
Глубина борозды, см
|
25
|
|
Рабочая скорость, км/ч
|
3,5
|
|
Габаритные размеры, мм
|
2740х2300
|
|
Масса, кг
|
950
|
|
Марка трактора
|
ЛХТ-55
|
Посадка сенцев будет происходить лесопосадочной машиной МЛУ-1А, так как
она производит посадку сенцев по полосам , что и нужно для данных условий.
Машина агрегатируется с трактором ЛХТ-55.
Таб. 2.2.1 Техническая характеристика лесопосадочной машины.
|
Показатель
|
МЛУ-1А
|
|
Производительность, км/ч
|
2,5
|
|
Шаг посадки, м
|
0,5; 0,75; 1; 1,5
|
|
Глубина хода сошника, см
|
35
|
|
Габаритные размеры, мм
|
2500х1740
|
|
Масса, кг
|
945
|
|
Марка трактора
|
ЛХТ-55
|
Уход за лесными культурами производится культиватором КРЛ-1М. Культиватор
предназначен для данных условий. Он агрегатируется с трактором МТЗ-82.
Таб. 2.2.2 Техническая характеристика пропашного культиватора.
|
Показатель
|
КРЛ-1М
|
|
Производительность, км/ч
|
7-9
|
|
Ширина захвата, м
|
0,6-0,7
|
|
Глубина обработки, см
|
3-8
|
|
Рабочая скорость, км/ч
|
9
|
|
Габаритные размеры, мм
|
1411х1680
|
|
Масса, кг
|
245
|
|
Марка трактора
|
МТЗ-82
|
Осветление производим мотокусторезом " Секор-3" , так он лучше
подходит к данным условиям.
Мотокусторез " Секор-3" предназначен для спиливания деревьев
при проведении осветлений и прочисток, а также для скашивания травянистой
растительности и побегов при уходе за лесными культурами.
Кусторез состоит из двигателя от мотопилы "Тайга -214", ствола,
режущей головки со сменным режущим инструментом в виде дисковой пилы или
косилочного резца, рукоятки с рычагом управления и плечевого ремня.
Привод соединяет двигатель с режущей головкой при помощи трубчатого
ствола. Вал, передающий крутящий момент двигателя к режущей головке, вращается
в стволе привода в четырех проушинах, пропитанных смазкой при изготовлении.
Приводной вал с двигателем соединен с двигателем с помощью ведомой половины
центробежной муфты сцепления. На другом конце вала размещена ведущая коническая
шестерня конического редуктора, находящаяся в зацеплении с ведомой конической
шестерней. На режущей головке с помощью прижимной гайки крепиться сменный
режущий инструмент. Со стороны моториста режущий инструмент закрыт кожухом.
Дисковая пила имеет 18 коротких зубьев. Косилочный резец используется
вместо дисковой пилы при скашивании трав и побегов. Он состоит из трех
сегментов, заимствованных у сельскохозяйственных сенокосилок, и основания
косилочного резца, соединенных между собой заклепками.
Таб. 2.2.3. -Техническая характеристики ранцевого кустореза
"Секор".
|
Показатели
|
Секор-3
|
|
Производительность при уходе молодняков за смену: скл м³
|
36-56
|
|
Максимальный диаметр спиливаемых деревьев, см
|
15
|
|
Масса, кг
|
11
|
Подготовленный к работе кусторез присоединяют к плечевому ремню и
регулируют так, чтобы при его удерживании за рукоятки руки были слегка согнуты
в локте, а нагрузка от кустореза равномерно распределялась на оба плеча. При
приближении режущей головки кустореза к спиливаемому дереву необходимо прижать
упор на приводе к бедру, а рукоятку - к корпусу спереди для более устойчивого
управления пилой и дать полный газ, нажав рычаг дроссельной заслонки до отказа.
Мощность двигателя кустореза составляет 2,6 кВт; частота вращения коленчатого
вала 11,7 с -1; диаметр спиливаемого дерева за один 230 мм,
косилочного резца - 250 мм; диаметр спиливаемого дерева за один срез 8 см,
двумя срезами - до 15 см; масса 11,3 кг.
При выборе типа и марки трактора, прежде всего, учитывается необходимый
для выполнения технологической операции принятой рабочей машиной тяговый класс
трактора. При этом должны учитываться требования к тракторам, работающим на
различных сельскохозяйственных работах применительно к
природно-производственным условиям.
В моем курсовом проекте будут применяться трактора ЛХТ-55 и МТЗ-82.
МТЗ-82 тракторы тягового класса 14 кН предназначены для работы в сельском
и лесном хозяйстве при проведении рубок ухода за лесом, обработки почвы в
питомниках, посадки культур и ухода за ними. Трактор МТЗ-82 имеет две ведущие
оси.
Остов трактора состоит из полурамы, корпусов муфты сцепления, коробки
передач, заднего моста. Рулевое управление трактора оснащено гидроусилителем.
Рулевое колесо регулируется по высоте.
Для агрегатирования с навесными машинами на тракторе имеется задняя
навесная система, а для работы с прицепными машинами используется прицепное
устройство.
Для улучшения проходимости трактора на его передний брус могут
устанавливаться дополнительные грузы. На тракторе можно изменить ширину колеи
передних и задних колес.
Гусеничный трелевочный трактор ЛХТ-55 предназначен для трелевки деревьев
и хлыстов в районах с мелким и средним лесом в полупогруженном состоянии, а
также для выполнения вспомогательных работ на лесосеке: подготовка волоков и
погрузочных площадок, выравнивания комлей, окучивания хлыстов.
Трактор используется в качестве базы лесозаготовительных машин. Трактор
ЛХТ-55 рассчитан для эксплуатации при температуре окружающего воздуха от +40oС
до -40oС.
Все узлы и агрегаты трактора смонтированы на раме, представляющей собой
жесткую сварную конструкцию коробчатого типа. В передней части рамы установлен
дизель, к картеру маховика которого закреплена коробка передач, а в задней
торцевой части рамы - блок заднего моста, включающий главную передачу, механизм
поворота, тормоза и бортовые передачи.
Ходовая система трактора включает подвеску с опорными катками,
направляющие колеса с натяжным и амортизирующим устройствами, ведущие колеса и
гусеницы. Трактор оборудован лебедкой и толкателем. Погрузочное устройство содержит
оборудованный блоком погрузочный щит, шарнирно соединенный с рамой трактора при
помощи поворотной рамки, установленной в кронштейнах, и опорные ролики, по
которым в процессе подъема или опускания перемещается погрузочный щит.
Таб. 2.2.4. Техническая характеристика тракторов.
|
Показатель
|
МТЗ-82
|
ЛХТ-55
|
|
Мощность двигателя, кВт (л.с)
|
55,16(75)
|
58,8 (80)
|
|
Удельный расход топлива, г/кВт.ч
|
251,6
|
250
|
|
Среднее удельное давление на почву, Н/см²-для колёсных, мПа-для гусенечных
|
11,2-16,0
|
0,05
|
|
Тяговое усилие, кН
|
14,0
|
56
|
|
Минимальный радиус поворота, м
|
3,8
|
1,0
|
|
Рабочая скорость движения, км/ч
|
1,9-33,4
|
2,9-12,8
|
|
Дорожный просвет, мм
|
470
|
550
|
|
Габаритные размеры, мм
|
3815х1970
|
5975х2240
|
|
Масса, кг
|
3160
|
9100
|
2.3
Составление технологических карт
Технологическая карта является основным первичным документом по
технологии выполнения лесохозяйственных работ. В технологической карте записан
весь процесс обработки изделия (получения продукции), указаны операции и их
составляющие, материалы, производственное оборудования (трактора и машины),
необходимое для получения конечной продукции, время по операциям, календарный
график выполнения работ и др.
Продолжительность работы агрегатов в часах, которая определяется по
формуле:
,
где Тсм - продолжительность смены, ч;
nм.с - количество машино-смен,
необходимое для выполнения заданного объема работ, шт;
Кm - коэффициент использования времени
смены (0,75-0,85).
При выборе календарных сроков выполнения лесохозяйственных работ не
следует без надобности сокращать их. В случае, когда некоторые виды работ
(операций), согласно агротехническим требованиям, должны выполняться в сжатые
сроки, рекомендуется увеличить сменность, т.е. организовать на этот период
работу агрегатов в полторы-две смены (коэффициент сменности Ксм=1,5-2,0).
Для расчета сменной производительности на подготовке и обработке почвы
плугами используется формула:
,
где: Wсм - сменная производительность, га;
Vр - рабочая скорость движения
агрегата, км/час;
,1 - коэффициент для перевода в га;
Шз - рабочая ширина захвата с учетом необходимой зоны
перекрытия (м).
Для посадки лесных культур на вырубках, гарях и других категориях
лесокультурных площадей. Их производительность приводится, как правило, в км/ч.
Для пересчета производительности лесных плугов в гектары используется формула:
,
где: Wсм - сменная производительность, га;
Vр - рабочая скорость движения
агрегата, м/час;
П - протяженность обрабатываемой полосы на 1 га, м.
Протяженность обрабатываемой полосы на 1 га определяется по формуле:
,
где: Шз - рабочая ширина захвата с учетом необходимой зоны
перекрытия, м;
М - ширина междурядья в посадках лесных культур (м).
Для определения сменной производительности корчевательных машин
используется следующая формула:
,
где: Wсм - сменная производительность, га;
Wч - часовая производительность
корчевательной машины, пней/час;
L -
расстояние между центрами расчищаемых полос, м;
В - ширина расчищаемой полосы, м.
Сменная производительность дождевальных установок на поливе растений в
лесных питомниках может быть определена по следующей формуле:
,
где:Wсм - сменная производительность
дождевателя, га;
Wч - часовая производительность
дождевателя, м3;
Нп - норма полива, м3/га.
Количество машино-смен, необходимое для выполнения заданного объема
работ, которое определяется по формуле:
,
где:V - объем работ в физических единица
Календарный график по месяцам.
Глава 3.
Комплектование машинно-тракторных агрегатов
3.1
Тягово-сцепные показатели тракторов
Тяговые свойства трактора зависят от ряда факторов: типа ходовой системы;
свойств почв и ее механического состава, влажности и других факторов, влияющих
на величину потери мощности при перемещении и буксовании, а также на силу
сцепления трактора с почвой.
При работе в более сложных условиях рабочее тяговое усилие трактора с
учетом дополнительных потерь на качение можно определить по формуле:
кр.раб = Pкр - mтgV(ψ1-ψст),
где Pкр - тяговое усилие на данной передаче,
взятое из
технической характеристики трактора, Н;
V -
рабочая скорость движения трактора, км/ч; mт - масса трактора, кг;
ψ1 - коэффициент сопротивления качению трактора в данных
условиях (приложение 38);
ψст - коэффициент сопротивления качению
на стерне (приложение 38).
Сила сцепления трактора (Pсц, Н) с учетом преодоления подъема
определяется по формуле:
сц = Ксц Gт (1- sinα),
где Ксц - коэффициент сцепления движителей трактора с почвой;
Gт - сила тяжести трактора, Н; α - угол подъема, град.
Силу тяжести трактора можно вычислить через его массу и ускорение
свободного падения: Gт=mтg.
Студент должен для каждого агрегата и определенных почвенных условий
произвести расчет тягового усилия трактора и силы сцепления трактора с почвой.
При этом значения данных показателей должно соответствовать выражению: Pкр. раб ≤ Рсц.
. Тяговое усилие трактора ЛХТ-55, при подготовки почвы плугом
(ПЛ-2-50).
кр. раб. =56000-(9100*9,8*3,5*(0,06-0,07)) = 59121,3 Н
Сила сцепления: Р сц. =1,0*89180*(1-Sin 0) = 89180 Н
. Тяговое усилие трактора ЛХТ-55, при посадке сеянцев
лесопосадочной машины (МЛУ-1А).
кр. раб. =56000-(9100*9,8*2,5*(0,09-0,07)) = 51541 Н
Сила сцепления: Р сц. =0,7*89180*(1-Sin 0) = 62426 Н
. Тяговое усилие трактора МТЗ-82, при уходе за лесными культурами
культиватором (КРЛ 1-М).
Р кр. раб. = 14000-(3160*9,8*7*(0,12-0,10)) = 9664,48 Н
Сила сцепления: Р сц. =0,6*89180*(1-Sin 0) = 18581 Н
3.2 Тяговое
сопротивление рабочих машин
Общий метод расчета тяговых сопротивлений орудий основывается на
результате экспериментальных исследований. Во время работы тяговое
сопротивление плугов зависит от их массы, типа и механического состава почвы,
скорости движения агрегата, типа рабочих органов и др. Для лемешных плугов на
сельскохозяйственных полях и приравненных к ним условиям академиком В.П.
Горячкиным была предложена формула, которая учитывает три составляющие:
сопротивление трения при перемещении плуга в борозде (R1); сопротивление почвы (R2); сопротивление, возникающее в результате сообщения
кинетической энергии частицам почвы при отбрасывании их в сторону (R3). В практических расчетах допускается принимать R3=0,1 R2.
Тяговое сопротивление плуга (Rпл, Н)
определяется по формуле:
пл = f Gпл + Кп а Впл + а ВплV2пл,
где f - коэффициент, учитывающий трение
плуга о дно и стенку борозды и трение колес (0,25-0,70);
Gпл - сила тяжести плуга, Н;
Кп - удельное сопротивление почвы, Н/см2
(приложение 40);
а - глубина вспашки, см;
Впл - ширина захвата плуга, см;
V -
скорость движения плуга, м/с.
В зависимости от вида культивации тяговое сопротивление культиватора (Rк) определяется по следующим формулам:
при сплошной культивации
или 
,
- при междурядной обработки рядового посева или посадки
,
где fк - коэффициент сопротивления качению культиватора
(приложение 42);
Gк - сила тяжести культиватора, Н;
Кр.о - удельное сопротивление рабочих органов, Н/см2
(приложение 43);
Кк - удельное сопротивление культиватора, Н/см2
(приложение 43).
Вк - ширина захвата культиватора, см;
n1 - число основных рабочих органов;
Вз.з - ширина защитной зоны, см.
Число основных рабочих органов у культиватора принимается студентами
самостоятельно, исходя из ширины захвата орудия и необходимой величины
перекрытия зоны рыхления.
Тяговое сопротивление лесопосадочной машины можно определить по формуле:
,
где fсаж - коэффициент сопротивления качению
сажалки (0,18-0,22);
Gэ.м - эксплуатационная сила тяжести
лесопосадочной машины, Н;
Кп - удельное сопротивление почвы, Н/см2
(приложение 40);
Кпопр - поправочный коэффициент (в зависимости от состояния
почвы и типа рабочих органов при работе на нераскорчеванных вырубках равен
2,5-4,5);
ас - глубина хода сошника, см;
bс - ширина сошника, см;
nс - число сошников посадочной машины.
При корчевании пня корчевательной машиной с опущенными в почву клыками и
горизонтально прикладываемой к пню силы рабочее сопротивление (Rкор, Н) вычисляется по формуле:
,
где fк.м - коэффициент сопротивления
перемещению машины (0,3-0,8);
Gк.м - сила тяжести корчевательной
машины, Н;
Кпн - удельное сопротивление пня корчеванию, учитывающее
разрыв корней и рыхление почвы, равное в зависимости от типа почвы, диаметра
пня и породы 5-50 Н/см2;
ак - глубина погружения клыков корчевательной машины в почву
(при диаметрах пня 24, 28, 30 см составляет соответственно 28, 32 и 50 см);
Вк.м - ширина захвата отвала корчевательной машины, см;
λр - коэффициент неполноты рыхления почвы за счет
расстояния между зубьями-клыками (0,40-0,75);
Gп - сила тяжести перемещаемого отвалом
машины пня и грунта (3000-4000 Н для корчевательных машин типа ДП-25);
fп - коэффициент сопротивления
перемещению пня и грунта (0,4-1,1).
. Тяговое сопротивление при корчевании пня корчевальной машиной
КМ-1 (МТЗ-82).
кор =( 0,3*11760)+(5*47*250*0,4*3000*0,4)=14808 Н
2. Тяговое сопротивление плуга ПЛ-2-50 (ЛХТ-55).
пл. = (0,25*9310)+(2*25*50*(0,97)2) = 4677,5 Н
3. Тяговое сопротивление лесопосадочной машины МЛУ-1А.
Rл.м. = 0,18*9261+2,5*2,5*35*7*1 = 3198,23
Н
4. Тяговое сопротивление культиватора КРЛ-1М (ЛХТ-55).
Rкул. = 23*(60-2*20*1) = 460 Н
Глава 4.
Кинематика машинно-тракторных агрегатов
Кинематика МТА - изучает способы движения мобильных агрегатов с рабочими
и холостыми ходами при выполнении технологических операций на участках работ.
При обосновании способов движения МТА учитываются следующие показатели:
кинематический центр, кинематическая длина, длина выезда агрегата, радиус и
центр поворота, ширина агрегата и др.
Значения этих показателей зависят от конструктивных особенностей трактора
и рабочих машин, сцепки, состава и особенностей комплектования агрегата.
Способ движения МТА - это закономерная последовательность его перемещения
по полю в процессе работы с циклично повторяющимися элементами: формой
траектории с рабочими и холостыми ходами, видами и радиусами поворотов и др.
Кинематика МТА - изучает способы движения мобильных агрегатов с рабочими
и холостыми ходами при выполнении технологических операций на участках работ.
При обосновании способов движения МТА учитываются следующие показатели: кинематический
центр, кинематическая длина, длина выезда агрегата, радиус и центр поворота,
ширина агрегата и др.
Кинематическим центром агрегата называется условная геометрическая точка,
траектория которой на плоскости движения имитирует траекторию движения МТА на
поворотах и при выполнении рабочих ходов. Кинематический центр для МТА с
колесными тракторами определяется как проекция середины задней ведущей оси на
плоскость движения. У МТА с гусеничными тракторами кинематический центр
соответствует точке пересечения диагоналей, проведенных через наружные края
гусениц.
Кинематической длиной агрегата (lк)
называется проекция расстояния от кинематического центра агрегата до точки
пересечения линии, перпендикулярной продольной оси трактора и проходящей через
наиболее удаленные по ходу МТА окончания рабочих органов машин при
прямолинейном движении. Кинематическая длина агрегата состоит из кинематических
длин трактора, сцепки и рабочих машин.
Длиной выезда агрегата (l)
называется расстояние на которое перемещается центр агрегата от контрольной
линии (границы обрабатываемого участка) перед началом и в конце поворота по
ходу МТА. Длина выезда агрегата, как правило, превышает кинематическую длину
агрегата, так как необходимо дополнительное расстояние для вывода или ввода рабочих
органов машины в режим холостого или рабочего хода:
= е + lк,
где е - дополнительный путь для вывода рабочих органов при выезде в режим
холостого хода и для их ввода при въезде в режим рабочего хода.
Радиусом поворота агрегата называется расстояние от кинематического
центра агрегата до центра поворота на плоскости движения.
Шириной агрегата называется расстояние между наиболее удаленными внешними
точками по ширине при прямолинейном движении агрегата.
4.1 Выбор
способа движения и вида поворотов агрегата
Движение машинно-тракторных агрегатов при обработке участков
характеризуется определенной цикличностью. В каждый цикл входят рабочий ход и
поворот для изменения направления движения на обратное или под некоторым углом
к законченному рабочему ходу. К элементам движения агрегатов относятся также
дополнительные заезды и переезды.
Способы движения МТА (рис.1) и виды поворотов (рис.2) зависят от вида
выполняемой работы, предъявляемых агролесотехнических требований,
конструктивных особенностей рабочих машин, систем соединения с трактором и
других факторов.
При работе различных МТА на одной и той же обрабатываемой площади
(особенно на вырубке) кинематика их отличается незначительно. Поэтому студенты
в курсовой работе разрабатывают кинематику только одного агрегата из числа
применяемых в технологической карте.
Студенты должны выбрать способ движения агрегата и вид поворота и в
зависимости от основных кинематических данных агрегата определить длину
холостого хода (Lх.х) одного поворота агрегата и
наименьшую ширину поворотной полосы (Е). Зависимость длины холостого хода
одного поворота и ширины поворотной полосы от кинематических параметров
агрегата и вида поворота приведены в таблице 2.
Таблица 2 Влияние вида поворота на ширину поворотной полосы и длину
холостого хода МТА
|
Виды поворота
|
Ширина поворотной полосы Е
|
Длина холостого хода Lх одного поворота агрегата
|
|
Беспетлевые: - круговой - с прямым участком - угловой
|
1,1R+0,5В+l 1,1R+0,5В+l
1,1R+0,5В+l
|
(3,2…4,0)R+2l (1,4…2,0)R+X+2l (1,6…1,8)R+2l
|
|
Петлевые: - грушевидный - односторонний - закрытая петля
|
2,8R+0,5В+l 2,6R+0,5В+l
2,0R+0,5В+l
|
(6,6…8,0)R+2l (6,0…7,5)R+2l (5,0…6,5)R+2l
|
|
Только с навесными орудиями: - с открытой петлей - с
закрытой петлей - угловая петля - игольчатый
|
1,1R+0,5В+l 1,1R+0,5В+l
1,2R+0,5lтр+l 1,2R+0,5lтр+l
|
(4,1…5,0)R+2l (5,0…5,5)R+2l (2,5…3,5)R+2l (2,8…4,0)R+2l
|
Примечания: R - радиус
поворота агрегата, м; В - ширина агрегата, м; l - длина выезда (въезда) агрегата, м; Х - длина прямого хода
на поворотной полосе, м; lтр - длина трактора, м.
Рисунок 1. Основные способы движения МТА: вразвал (а); всвал (б);
чередованием способов всвал и развал (в); комбинированный (г); челночный (д);
реверсивный (е); диагональный (ж); диагонально-поперечный (з); круговой (и); Е
- ширина поворотной полосы
Рисунок 2. Основные виды поворотов лесохозяйственных агрегатов:
беспетлевые (а - круговой; б - с прямым участком; в - угловой); петлевые
(г - грушевидный; д - односторонний; е - закрытая петля; ж - грибовидный с
открытой петлей; з - грибовидный с закрытой петлей; и - угловая петля); Х -
длина прямого хода на поворотной полосе; Во - ширина захвата
лесохозяйственного агрегата; Е - ширина поворотной полосы; lа - длина агрегата; lт - длина трактора; R - радиус поворота
В практических расчетах радиус поворота принимается: для прицепных
агрегатов с зубовыми боронами со сцепкой - равным ширине агрегата; с
культиваторами, сеялками - 0,7-0,8 ширины МТА, в зависимости от числа машин в
его составе. Для МТА с навесными рабочими машинами наименьший радиус поворота
равен конструктивному радиусу поворота трактора.
При определении длины выезда агрегата (l), состоящего из колесного трактора и навешанных сзади
рабочих машин, а также агрегатов с большим радиусом поворота принимают е = 0,1lк. Для агрегатов с прицепными машинами е = 0,5…0,75lк.
По направлению рабочих ходов различают три основные способа движения
машинно-тракторных агрегатов: гоновые, комбинированные, челночные, реверсивные,
диагональные и круговые.
При гоновых способах движения МТА выполняет рабочие ходы параллельно
одной или двум сторонам рабочего участка с холостыми поворотами на обеих его
концах. На прямоугольных участках с гоновым способом движения МТА наибольший
эффект достигается при направлении гона агрегата по длинной стороне загона, так
как в таких случаях уменьшается число поворотов.
К данной группе относятся способы движения МТА вразвал, всвал,
чередование по загонам. Данные способы движения являются основными при основной
вспашке лемешными многокорпусными плугами при обработке почвы в лесных
питомниках, защитном лесоразведении. Основное преимущество способа чередования
по загонам состоит в уменьшении числа свальных гребней и развальных борозд по
сравнению с движением только всвал или вразвал.
Комбинированный способ движения позволяет уменьшить величину поворотных
полос, повысить качество вспашки, уменьшить число развальных борозд. Этот
способ применяется для частичной широкополосной обработке почвы для
производства лесных культур, при защитном лесоразведении.
Челночный способ движения наиболее эффективен для простых одномашинных
высокоманевренных МТА при выполнении таких операций, как частичная обработка
почвы на вырубках, гладкая вспашка оборотными плугами на небольших участках
лесных питомников.
Реверсивный способ движения применяется при выполнении механизированных
работ в особо сложных условиях (лесоразведение на склонах и др.) при условии
комплектования МТА с использованием тракторов, которые имеют фронтальные и
задние навесные устройства для одновременного присоединения рабочих машин.
Диагональный способ движения применяется с целью достижения лучшего
качества работ при бороновании, перекрестной междурядной культивации, когда
рабочие ходы МТА необходимо выполнять под определенным углом к сторонам загона.
При круговом способе движения рабочие ходы совершаются без выключения
рабочих органов вдоль всех четырех и более сторон рабочего участка. Круговые
движения могут быть направлены от периферии к центру и, наоборот. В ряде
случаев при изменении направления движения на угловых поворотах рабочие машины
могут переводиться и в нерабочее положение.
Движение МТА в процессе работы на участке состоит из рабочих ходов и
поворотов. При выборе вида поворота учитываются следующие требования: возможность
его исполнения; соблюдение условий техники безопасности; достижение наибольшей
производительности МТА и наименьшего расхода топлива, оставление возможно
меньшей ширины поворотной полосы. Наиболее широко применяются на практике
следующие группы поворотов: беспетлевые, петлевые и игольчатые.
Беспетлевые повороты делятся на три вида: круговой, поворот с прямым
участком и угловой.
Из группы петлевых поворотов наиболее часто применяются грушевидный,
односторонний и поворот с закрытой петлей.
Игольчатые повороты применяются при реверсивном способе движения МТА с
фронтальной и задней навеской рабочих машин.
В курсовом проекте применяется комбинированный способ движения МТА , так
как этот способ применяется для частичной широкополосной обработке почвы для
производства лесных культур, при защитном лесоразведении.
Для трактора ЛХТ-55 применяются беспетлевые повороты с прямым участком .
А для трактора МТЗ-82 применяется грушевидный поворот.
.2
Определение коэффициента рабочих ходов
Рабочие и холостые ходы, а также повороты составляют основные элементы
движения МТА. При выборе способа движения и вида поворота агрегата стремятся
увеличить долю рабочих ходов в общем балансе пути или времени. Эффективность
выбранного способа движения и вида поворотов характеризует коэффициент рабочих
ходов, который показывает затраты времени на холостое движение агрегата и
рассчитывается по формуле:
,
гдеLр.x - общая длина всех рабочих ходов на участке, м;
Lх.x - общая длина всех холостых ходов
при движении на поворотных полосах участка, м.
Общая длина всех рабочих ходов на участке составляет:
, или 
,
гдеFy - площадь участка, м2;
Bр - рабочая ширина захвата агрегата,
м;
Bу -ширина участка, м;
Lр - длина рабочего гона (загона), м.
Длина одного рабочего гона (Lр) обычно
соответствует длине обрабатываемого участка (Lу), но при работе в лесных условиях на вырубках без
предварительной корчевки пней рабочий ход удлиняется в результате не
прямолинейного движения между пнями. В таких случаях:
р
= Кр.х Lу,
где Кр.х - коэффициент удлинения рабочего хода (1,03-1,08).
Общая длина участка (Lу) определяется его размерами:
у=Lр+2Е.
При выборе длины рабочего гона необходимо стремиться к возможно меньшему
числу холостых ходов на обрабатываемом участке и увеличению производительности.
Оптимальной длиной рабочего гона считается 400-800 м.
Общая длина всех холостых ходов при движении на поворотных полосах
участка составляет:
,
где Lх - длина одного холостого хода, м.
В курсовом проекте расчет всех холостых ходов, производится : Sуч. = 73 га = 730000 м2 =1460*500
, отсюда Lгона = 1460 м и ВУ = 500 м.
Таким образом Lх.х =500:2,5=200 м.
. Для КМ-1 навесное орудие , ЛХТ-55 беспетлевый поворот с прямым
участком.
выезд. = 0,5*5,975 = 2,99 м
E =
1,1*R+0,5B+l =
1,1*1+0,5*2,24+2,99 = 5,2 м.
Lx = 1,4R+X+2l = 1,4*1+(3-2*1)+2*2,99 = 8,4 м
. Для ПЛ-2-50 навесное орудие, ЛХТ-55 беспетлевый поворот с прямым
участком.
выезд. = 0,5*5,975 = 2,99 м
E =
1,1*1+0,5*2,3+2,99 = 5,2
Lx = 1,4R+X+2l =
1,4*1+(3-2*1)+2*2,99 = 5,2 м
. Для МЛУ-1А прицепное орудие, ЛХТ-55 беспетлевый поворот с прямым
участком.
выезд = 5,975*2,5 = 8,47 м= 1,1*1+0,5*1,74+8,47 = 10,44 мx = 1,4R+X+2l = 1,4*1+(3-2*1)+2*8,47 = 19,35 м
. Для КРЛ-1М навесное орудие, МТЗ-82 грушевидный поворот.
lвыезд
= 3,815*2,5 = 1,9
м
E =2,8*R+0,5B+l= 2,8*1+0,5*1,68+1,9 = 13,38 мx = 6,6*R+2l = 6,8*3,8+2*1,9 = 28,88 м
Глава 5.
Расчет потребного количества машинно-тракторных агрегатов
Если условно принять, что объемы планируемых работ ежегодно равны, а
природно-производственные условия на обрабатываемых ежегодно участках
одинаковы, то можно допустить, что все объемы работ, указанные в
технологических картах, будут выполняться ежегодно.
На основании приведенного в задании объема работ рассчитывают потребное
количество машинно-тракторных агрегатов (тракторов и рабочих машин) отдельно по
маркам и видам работ. При этом используется формула:
,
гдеVi - объем работ данного вида в
физических единицах;
Wсм - сменная производительность
агрегата в физических единицах;
Dр - количество рабочих дней,
необходимое для выполнения данного вида работ;
Ксм - коэффициент сменности (1,0-2,0);
Кт.г - коэффициент технической готовности парка. При
односменной работе Кт.г=1,0, так как техническое обслуживание
выполняется в межсменное время. При работе более одной смены в сутки Кт.г=0,7-0,8.
· Полосная корчевка пней.
агр = 51830 / (480*108*1,0*1,0) = 1
· Подготовка почвы.
агр = 208 / (28*8*1,0*1,0) = 0,93 ̴ 1
· Посадка сеянцев по платтам.
агр= 208 / (20*11*1,0*1,0) = 0,95 ̴
1
· Уход за лесными культурами.
агр = 1248 / (56*24*1,0*1,0) = 0,93 ̴ 1
· Осветвление культур.
агр = 591,3 / (36*12*1,0*1,0) =1,37 ̴ 1
Результаты расчета потребного количества машинно-тракторных агрегатов
отдельно по маркам и видам работ студенты оформляют в форме таблицы 3
Таблица 3 Потребное количество машинно-тракторных агрегатов при
производстве культур сосны, ели и лиственницы на вырубках с временно
переувлажненными почвами (число пней более 600 шт/га)
|
Наименование технологической операции
|
Календарные Сроки
|
Коэффициент сменности, Ксм
|
Потребное количество по операциям, шт
|
|
начало
|
окончание
|
|
тракторов
|
рабочих машин
|
|
Полосная корчевка пней
|
16.03
|
31.08
|
1,0
|
1
|
1
|
1.08
|
8.08
|
1,0
|
1
|
1
|
|
Посадка сеянцев по пластам
|
1.05
|
10.05
|
1,0
|
1
|
1
|
|
Уход за лесными культурами
|
1.06 11.07
|
10.06 24.07
|
1,0
|
1
|
1
|
|
Осветвление
|
10.08
|
20.08
|
1,0
|
-
|
1
|
|
Потребное количество МТА по маркам
|
-
|
-
|
-
|
МТЗ-82 (1) ЛХТ-55 (3)
|
КМ-1 (1) ПЛ-2-50 (1) МЛУ-1А КРЛ-1М Секор-3
|
Полученное значение потребного количества тракторов и рабочих машин по
операциям округляется до целого числа в меньшую сторону.
При определении потребного количества МТА по маркам тракторов необходимо
учесть, что одна и та же марка трактора может быть задействована на работах,
выполняемых в разные календарные сроки. При этом один и тот же трактор может
агрегатироваться с разными орудиями. Поэтому при определении потребного
количества тракторов по маркам необходимо стремиться к возможно меньшему их
количеству, что позволит существенно снизить затраты на содержание
машинно-тракторного парка данного лесохозяйственного предприятия.
Студенты на основании расчета потребного количества МТА составляют
графики использования машин, которые строятся отдельно для каждой марки
трактора. По оси ординат откладывается количество тракторов, а по оси абсцисс -
календарное время работы трактора в месяцах, декадах. Виды работ отмечаются
цифрами, соответствующими номеру операции по технологической карте.
Если на графике получится пик потребного количества тракторов, то
необходимо его сгладить путем организации работ в 1,5-2,0 смены, переноса части
работ, запланированных для одной марки тракторов на графики использования
тракторов других марок, а также удлинением (в пределах допустимого) сроков
выполнения этих работ.
На основании данных таблицы 3 и графика использования машин делается
вывод, какое количество тракторов по маркам потребуется для выполнения
запланированного объема работ.
Заключение
Система машин в лесном хозяйстве выполняет общую задачу данной отрасли
народного хозяйства по ускоренному воспроизводству лесных ресурсов, повышению
производительности и продуктивности лесов при снижении затрат труда и средств.
В целом по проекту технологический процесс разработан с учетом
календарного времени, с оптимальным подбором машинно-тракторного парка для
данных условий, что в свою очередь является важным и необходимым звеном при
выполнении поставленной задачи. Таким образом, применение механизированных
работ ведет к повышению производительности труда и качества выполняемой работы.
Список
литературы
лесорастительный машина механизация тракторный
1. Система машин в лесном хозяйстве: Методические
указания к выполнению курсовой работы для студентов очного и заочного отделений
факультета лесного хозяйства по специальности 250201650 - лесное хозяйство /
Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия. - Нижний Новгород,
2008.
. Машины и механизмы лесного хозяйства и
садово-паркового строительства: Учебник для вузов / В.Н. Винокуров, Г.В.
Силаев, А.А. Золотаревский под редакцией В.Н. Винокурова. - М: Издат. центр
"Академия", 2004. - 400 с.
. Справочник лесничего: В.Д. Новосельцев, С.Г.
Синицын, Г.Н. Киселев и др. под редакцией кандидата с/х наук В.Д. Новосельцева,
- 4-е издание, перераб. - М: Леспром., 1980. - 399 с.
. Машины и механизмы: Методические указания к
проведению лабораторно-практических занятий для студентов очного и заочного
отделения факультета лесного хозяйства по специальности 26.04.00 - Лесное
хозяйство/ НГСХА. - Нижний Новгород, 2004.