Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Воронежский государственный лесотехнический университет

имени Г.Ф. Морозова»

Кафедра механизации лесного хозяйства и проектирования машин

Курсовой проект

Разработка привода лесопосадочной машины МЛУ-1

Разработал студент ТМ2-141-ОБ

Рогов М.А.

Проверил к.т.н., доц.

Поздняков Е.В.

Воронеж 2018

РЕФЕРАТ

узел деталь конструкция агрегат

Курсовой проект содержит 40 с, 7 рис., 1 таблицу, 5 используемых источников.

ГРУНТ, ГРУНТОМЕТАТЕЛЬНАЯ МАШИНА, МИНЕРАЛИЗОВАННАЯ ПОЛОСА, ТУШЕНИЕ НИЗОВЫХ ПОЖАРОВ.

Результатами выполнения работы являются: выбор источника энергии, тяговый расчёт агрегата, определение производительности и расчёт ГСМ орудия, расчёт параметров основных узлов и деталей, определение предельных углов устойчивости агрегата, описание конструкции и технологического процесса.



СОДЕРЖАНИЕ

Реферат

Введение

1 Выбор источника энергии

1.1 Тяговый расчет трактора

1.2 Техническая характеристика выбранного трактора

1.3 Расчет производительности агрегата, расхода горючесмазочных и других эксплуатационных материалов на единицу работы

2 Расчет основных узлов и параметров конструкции

2.1 Определение параметров сошника

2.2 Расчет опорных колес и уплотняющих катков

2.3 Расчет оси колеса привода

2.4 Расчет нажимных устройств, для создания необходимого давления на уплотняющие катки

2.5 Расчет пружин установленных на уплотняющих катках

3 Расчет устойчивости агрегата

3.1 Расчет продольной устойчивости агрегата

3.2 Расчет поперечной устойчивости агрегата

4 Описание конструкции и технологического процесса

4.1 Описание конструкции лесопосадочной машины

4.2 Сошник

4.3 Посадочный аппарат

4.4 Уплотняющие рабочие органы

4.5 Опорные колеса

4.6 Компоновка рабочих органов на раме лесопосадочной машины

Заключение

Библиографический список



ВВЕДЕНИЕ

Лесной сектор играет важную роль в экономике страны и имеет существенное значение для социально - экономического развития более чем 40 субъектов Российской Федерации, в которых продукция лесной промышленности составляет от 10 до 50 процентов общего объема промышленной продукции соответствующих регионов. В целом по Российской Федерации этот показатель составляет около 4 процентов. Организация рационального использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов является стратегически важной задачей.

Лесное хозяйство имеет на вооружении десятки тысяч тракторов, автомобилей, почвообрабатывающих, посевных, корчевательных и других машин.

Уровень механизации в лесу с каждым годом вырастает. Однако по целому ряду работ и операций он все еще остается сравнительно низким. В настоящее время подготовка почвы механизирована на 93%. Уход за почвой на 62%. Раскорчевка пней на 53.8%, посев и посадка леса на 52,6%. Низкий уровень механизации в некоторых видах работ объясняется отсутствием соответствующих машин и механизмов, а также достаточно эффективным использованием имеющейся техники [1].

Научно-исследовательские и конструкторские организации лесного хозяйства РФ ведут большие работы по созданию новой и совершенствованию действующей техники. Разработана и утверждена система машин, предусматривающая обеспечение комплексной механизации.

Работа машин на лесных объектах характеризуется резкими колебаниями рабочих нагрузок, криволинейностью пути, наездами на препятствия, интенсивным износом ходовой части, частыми поломками их узлов и деталей, высокой утомляемостью обслуживающего персонала.

Отмеченные особенности обуславливают повышенные требования к лесохозяйственной технике. Лесохозяйственные машины должны иметь высокую надежность и долговечность, обладать повышенной маневренностью, проходимостью и устойчивостью против опрокидывания, обеспечивать строгое соблюдение санитарных и гигиенических норм и условий безопасности эксплуатации машин.

В общем, комплексе лесокультурных работ одной из наиболее трудоемких операций является посадка, которая во многом определяет успех выращивания лесных культур. Огромные объемы лесопосадочных работ требуют широкого применения средств механизации. Механизированная посадка леса значительно повышает производительность труда и улучшает качество работ по сравнению с ручной посадкой.

Среди требований, предъявляемых к лесопосадочным машинам, большое значение имеют такие направления как: повышение надежности и долговечности конструкции, широкая унификация сборочных единиц и деталей машин, снижение металлоёмкости, увеличение производительности, повышение качества посадки и уменьшение срока окупаемости.

Одним из наиболее важных показателей конструкции машины является ее масса, которая напрямую зависит от металлоемкости, она должна быть оптимальной при достаточной прочности деталей, сборочных узлов и конструкции в целом.



1 ВЫБОР ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ

Предварительно, в качестве энергетического средства, выбираем трактор 5-ого тягового класса, выпускаемый на Петербургском тракторном заводе (дочка «Кировского тракторного завода») (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Трактор К-744

1.1 Тяговый расчет трактора

Определяем тяговое усилие по мощности двигателя и по сцепным свойствам трактора К-744.

Тяговое усилие по мощности находят по формуле [15]

,кН (1.1)

где: _мех - механический коэффициент полезного действия трансмиссии трактора (0,9);

N_эф - эффективная мощность двигателя трактора, 102 квт.;

V - скорость движения трактора, 3 км/ч;

G_тр - сила тяжести трактора в заправленном состоянии, 71 кН;

f - коэффициент сопротивления движению (качению) трактора (0,15);

i - максимальная крутизна склона, равная тангенсу угла подъема местности не более 12⁰ (условия рельефа лесхоза):

кН

Для расчета тягового усилия трактора по сцепным свойствам используется выражение :

,кН (1.2)

где: Gсц - сцепной вес трактора, который равен полной силе тяжести трактора, даН;

м - коэффициент сцепления трактора с почвой, зависящий от состояния и физико-механических свойств почвы, а также от конструкции ходового аппарата трактора (0,6).

Ркр=71 · 0,6 - 71 · (0,15 + 0,21) = 17,04 кН.

Из двух величин выбирают минимальное значение Ркр=17,04 кН.

Сопротивление лесопосадочных машин, работающих на вырубках, берется в пределах

кН.

Правильность выполнения тягового расчета агрегата оценивают по значениям коэффициента использования силы тяги, определяемого по формуле

(1.3)

.

Расчет считается выполненным правильно, если значения этого коэффициента будут в пределах 0,85…0,95. Больше указанных значений не должно быть, так как в этом случае трактор не сможет нормально работать, или совсем не потянет агрегат, если >1. Допускаются меньшие значения в тех случаях, когда агрегат работает в тяжелых условиях, где возможны кратковременные перегрузки, например, в условиях вырубок, а также в тех случаях, когда агрегатируемые с трактором орудия не могут его полностью нагрузить по условиям эксплуатации, например, при посадке, при уходах за культурами [16]. Поэтому расчет считается выполненным правильно.

1.2 Техническая характеристика выбранного трактора

Модификации «Кировца-744» отличались типом установленного двигателя. Так, базовая версия получила мотор «ЯМЗ-238НД4», а модели К-744Р и К-744Р1 обзавелись агрегатом «ЯМЗ-238НД5». Оба варианта выпускал ярославский «Автодизель», ставший основным поставщиком российских дизельных двигателей. Для моторов данного производителя были свойственны высокий моторесурс (до 12000 моточасов), простота обслуживания и ремонта и экономичность при эксплуатации в различных условиях. Версия К-744Р2 также получила ярославский двигатель.

Отличительными особенностями продуктов «Автодизеля» стали встроенные водомасляные радиаторы для охлаждения масла, 4-клапанные головки цилиндров и топливная аппаратура «Компакт-40». На тракторах с двигателем ярославского производства также устанавливался предпусковой подогреватель.

Некоторые модификации К-744 получили иностранные моторы Mercedes-Benz:

1. В трактор К-744 Р2М устанавливали 354-сильный двигатель, в К-744Р3М - 401-сильный агрегат.

2. Модель К-744Р3М обзавелась 6-цилиндровым рядным турбодизелем OM 457 LA с электронной функцией впрыска от Daimler AG (мощность 428 «лошадей»).

Данные версии отличали большой крутящий момент, надежность и высокая мощность.

Механическая коробка передач К-744 поддерживает 16 передних и 8 задних скоростей. Эффективное использование скоростей достигается благодаря рациональной разбивке их внутри каждого диапазона. Главным элементом, определяющим преимущества данного КП, является ведущий вал. Надежная передача крутящего момента от мотора к мостам поддерживается посредством фрикционов с сульфоцианированными дисками. В К-744 в отличие от иностранных аналогов коробка передач переключается под нагрузкой, без разрыва мощности и без нажатия на педаль. Этому способствует уникальная гидросистема КП, гидроаккумулятор и механизм переключения, контролирующие давление во фрикционе.

В ведущих мостах для сокращения неравномерности нагрузки увеличена точность зубчатых венцов на шестернях передач, сами они сделаны из легированных сталей с повышенными механическими свойствами. В «базе» отдельных модификаций К-744 поставляется 3-точеченая навеска и ВОМ с разным числом шлицев различного диаметра. Это позволяет агрегировать технику с множеством устройств и орудий.

Для повышения сцепления колес модели с грунтом на полурамах установлены дополнительные грузы. Система сдваивания колес минимизирует давление на почву. К 744 располагает двумя ведущими мостами (задний при желании можно отключить). Запчасти к «Кировцу-744» выделяются дешевизной и надежностью.

Эргономика кабины отличается большой продуманностью. Доступ к элементам управления значительно облегчен, а сиденье оператора имеет хорошее расположение. В кабине присутствуют передовые системы отопления и кондиционирования, создающие комфортные условия. Безопасность оператора соответствует мировым стандартам. Сама кабина является вибро- и шумоизолированной и располагается высоко над землей, благодаря чему водитель получает прекрасный обзор.

1.3 Расчет производительности агрегата, расхода горючесмазочных и других эксплуатационных материалов на единицу работы

Расчет сменной производительности агрегата производится по формуле

га/см, (1.4)

где В - ширина захвата агрегата, 3 м;

V - скорость движения, 2,4 км/ч;

Т - продолжительность смены, 8 часов;

T - коэффициент использования рабочего времени, 0,8 [22].

га/см.

Топливо и смазочные материалы -- одна из наиболее важных статей в затратах, составляющая свыше 20% затрат на механизированные работы.

Норма расхода топлива для трактора ТГ-90 рассчитывается по формуле

, (1.5)

где расход топлива за 1 ч работы трактора с нагрузкой, 15 кг;

расход топлива за 1 ч работы трактора при переезде и поворотах, 8 кг;

расход топлива за 1 ч работы двигателя при остановленном тракторе, 1,5 кг;

,, продолжительность данных режимов работы двигателя, определяющаяся путем хронометрирования рабочей смены.

Вначале определяют величину t₁ по формуле

t₁ = Т · ,

t₁ = 8 · 0,8 = 6,4 час,

Затем определяют

(t₂ + t₃) = T - t₁,

(t₂ + t₃) = 8 - 6,4 = 1,6 час,

t₃ = 0,8 · (t₂ + t₃),

t₃ = 0,8 · 1,6 = 1,28 час,

t₂ = (t₂ + t₃) - t₃,

t₂ = 1,6 - 1,28 = 0,32 час,

Расход смазочным материалов трактора исчисляют обычно в процентах от расхода основного топлива. Автол - (0,3%) 0,07 кг; солидол - (0,8%) 0,17 кг; нигрол - (1,0%) 0,22 кг; дизельное масло - (5,3%) 1,16 кг; пусковой бензин - (1,0%) 0,22 кг.



2 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ И ПАРАМЕТРОВ КОНСТРУКЦИИ

2.1 Определение параметров сошника

Сошники предназначены для образования посадочной щели. Они бывают коробчатые и дисковые. Коробчатые сошники с острых углом вхождения в почву устанавливаются на лесопосадочных машинах, предназначенных для работы на открытых площадях, с тупым - на площадях с наличием препятствий (пни, камни, и т.д.). Дисковые сошники устанавливаются на машинах, производящих посадку лесных культур по микроповышениям и на переувлажненных почвах. В таких условиях они почти не разрушают микроповышение и не залипают.

Сошники при образовании борозды не должны нарушать расположение почвенных слоев. У коробчатого сошника с острым углом вхождения в почву это возможно в том случае, если угол наклона профильной линии его лобового контура к горизонту в любой точке будет меньше угла трения почвы по металлу. Такое условие создается, если профильная линия будет иметь вид кубической параболы [15]

(2.1)

где - расстояние от поверхности почвы до данной точки кривой;

- вылет точки кривой от начала координат (рис. 2.1).

Значение будет максимальным у носка сошника при x

- коэффициент, определяемый опытным путем .

Максимальная высота сошника должна быть такой, чтобы разрыхленная почва не пересыпалась через верхние края коробки и не попадала внутрь сошника:

(2.2)

где - максимальная глубина хода сошника;

- высота подсошникового почвенного холма ( 10…15 см).

Высота сошника в его задней части H у большинства лесопосадочных машин равна его максимальной высоте . У лесопосадочных машин, предназначенных для работы на открытых площадях, она может быть примерно на 5 см меньше .

Форма поперечного сечения передней коробчатой части сошника клиновидная с углом при вершине . Тогда длина клина будет равна:

(2.3)

где - ширина сошника.

Длину боковых щек коробки устанавливают исходя из того, чтобы во время движения в коробке корневая система полностью расправилась:

(2.4)

где - диаметр корневой системы (для однолетних сеянцев большинства древесных пород 8…10 см, двухлетних - 11…12 см)

см

см

см

см

Задние обрезы боковых щек следует делать с наклоном верхнего края назад, чтобы вначале засыпалась нижняя часть корней иногда применяют наклон назад не всего заднего обреза, а лишь нижней части. Величина вылета точки обреза относительно нижней

Коробчатые сошники с тупым углом вхождения в почву подобны сошникам с острым углом, у которых впереди устанавливают черенковый нож под тупым углом входа в почву. Черенковый нож (показан на рис. 2.1 пунктирной линией) приваривается к сошнику. Достоинство такого сошника заключается в том, что в процессе работы он свободно преодолевает препятствия.

Рисунок 2.1- К определению параметров коробчатого сошника

Для уменьшения сопротивления трения при надвигании сошника на препятствие величина угла постановки ножа к горизонту должна быть:

, (2.5)

где - угол трения стали о препятствие ().

.

2.2 Расчет опорных колес и уплотняющих катков

На лесопосадочных машинах наиболее распространены посадочные аппараты ротационного типа. Они отличаются простотой конструкции и надежностью работы. В последние годы получают распространение дисковые посадочные аппараты.

Для обеспечения нормальной заделки корневой системы сеянцев рыхлым слоем почвы необходимо, чтобы в момент заделки сеянец имел нулевую скорость относительно посадочной щели. У ротационных посадочных аппаратов это достигается при:

(2.6)

где - скорость движения агрегата;

- окружная скорость перемещения сеянца посадочным аппаратом.

м/с

Определяем скорость посадочного агрегата из отношения

(2.7)

где - заданный шаг посадки, м ;

- время, затраченное на подачу одного сеянца в захват посадочного аппарата; при одном сажальщике 2 сек, при двух - 1 сек.

м/с

Вычисляем радиус окружности захватов ;

(2.8)

где - отрезок траектории движения сеянца, на котором осуществляется его заделка рыхлой почвой: см

- угол поворота зажима за время заделки сеянца в радианах

см

Находим количество захватов :

(2.9)

Найденная величина округляется до целого , после чего корректируется значение радиуса захвата:

(2.10)

Привод посадочного аппарата у лесопосадочных машин может осуществляться от одного из опорных ходовых колес (у машин для работы на открытых площадях) или от уплотняющего катка (у большинства других машин).

шт

см

Определяем передаточное число трансмиссии от ходового колеса или уплотняющего катка до посадочного аппарата:

(2.11)

где - диаметр ходовых колес или катков;

- коэффициент, учитывающий частичное скольжение колес:

0,9

Определяем диаметр и ширину обода ходовых колес. Диаметр рассчитывают по формуле

, см (2.12)

где - вертикальная нагрузка на одно колесо: с небольшой погрешностью можно считать, что даН;

- коэффициент объемного сопротивления почвы: на свежевспаханном поле 0,2…0,4 , на вырубках 0,35…0,5

- сопротивление колес перекатыванию:

, даН (2.13)

где - коэффициент сопротивления перекатыванию: для рыхлых почв 0,20…0,25, на вырубках 0,30…0,40.

, см (2.14)

где - допускаемая удельная нагрузка на единицу ширины обода колеса на свежевспаханной почве , на вырубках даН/см.

см

даН

см

Опорные колеса лесопосадочных машин обычно имеют диаметр 65…80 см. Поэтому, если значение диаметра сильно отличается от рекомендуемого, то его выбирают конструктивно и, подставляя в формулу 2.18 значения определяют ширину обода колеса

Некоторые лесопосадочные машины, предназначенные для работы на склонах или по микроповышениям, имеют опорно-стабилизирующие колеса, вместе с тем, привод предпосадочного аппарата у них осуществляется от уплотняющего катка. Диаметр опорно-стабилизирующих колес принимают равным 40…60 см.

Рассчитываем толщину обода колеса. Форму поперечного сечения обода, принимают прямоугольную. В опасном сечении обода в самой нижней точке вертикального диаметра в промежутке между смежными спицами определяют изгибающий момент от вертикальной нагрузки (рис. 2.2 а).

Рисунок 2.2 - К расчету колеса: а - толщины обода, б - диаметра спицы

, (2.15)

где - длина участка между смежными спицами,

, см (2.16)

здесь - число спиц, 8…12.

Определяют момент сопротивления опасного сечения обода.

, (2.17)

Материал обода - сталь ст.3, для которой 1400 .

Рассчитывают толщину обода:

, см (2.18)

см

см

Выбираем диаметр спицы (мм) и производят проверочный расчет для чего определяют сжимающее усилие в спице: расчет ведут для случая, когда спица наиболее нагружена, то есть при ее вертикальном положении:

, даН (2.19)

Рассчитывают напряжение в спице от сжимающего усилия:

(2.20)

где - площадь поперечного сечения спицы, см²

- коэффициент снижения допускаемых напряжений при расчете на продольный изгиб. Он находится в зависимости от гибкости спицы

(2.21)

где - диаметр спицы;

- длина спицы.

(2.22)

здесь - диаметр ступицы; .

Гибкость спицы обычно меньше 100. При увеличении от 1 до 100 уменьшается от 0,95 до 0,6...0.45

Определяют осевое усилие действующее на колесо. Эта сила действует при движении агрегата по кривой или на склонах.

, (2.23)

где - коэффициент сцепления колеса с почвой; на рыхлых почвах0,3; на плотных почвах - 0,45.

Рассчитывают изгибающий момент от силы в опасном сечении спицы в месте заделки ее в ступицу:

(2.24)

где - опытный коэффициент (при мм, , при , ).

Определяют напряжение в спице от изгибающего момента:

(2.25)

где - момент сопротивления спицы изгибу;

, (2.26)

Находят суммарное напряжение в спице и сопоставляют с допускаемым напряжением:

(2.27)

Материал спицы - сталь cт.3, для которой . В том случае, если , необходимо увеличить количество спиц или их диаметр и вновь провести проверочный расчет.

см

даН (условие выполнено)

Диаметр и ширину обода уплотняющих катков определяют следующим образом:

Для того чтобы не было сгруживания почвы перед катящимся катком и ее продольного смещения, что приводит к наклону сеянцев и обрыву корней, диаметр катка должен быть не менее 500 мм. Такую величину диаметра и принимают при проектировании лесопосадочной машины.

Ширина обода катка должна быть такой, чтобы осуществлялись хороший сдвиг почвы в посадочную щель и засыпка корней. Целесообразно выбирать ширину катка в пределах см.

Достаточное уплотнение почвы вокруг сеянца достигается при нагрузке от 4 до 9 даН на 1 см ширины катка (в зависимости от состояния почвы).

Катки могут иметь цилиндрический или конический обод. Катки с цилиндрическим ободом устанавливают на осях, наклоненных к горизонту под углом . Катки с коническим ободом устанавливают на наклонных осях так, чтобы обод катка в зоне контакта с почвой был наклонен к горизонту на угол .

Уплотняющие катки выполняются без спиц и имеют жестко прикрепленный с одной стороны к ободу плоский диск с ребрами жесткости в количестве 4-6 штук.

Выбрав ширину катка определяют ширину обода (рис. 2.3)

см (2.28)

где - принятый угол конусности катка 0…50).

Определяют нагрузку на каток:

, даН

Толщину обода рассчитывают по формулам 2.16 - 2.19. В формулу 2.17 вместо количества спиц подставляют количество ребер жесткости.

10 см

Q=410cos 0=40 даН

даНсм

см

Рассчитываем ось уплотняющего катка. Опасным сечением оси катка является ее сечение в месте заделки в стойку.

Изгибающие моменты в этом сечении:

, даНсм (2.29)

, даНсм (2.30)

где - вертикальная нагрузка на каток;

- осевое усилие, определяемое по формуле 2.29;

- угол наклона оси катка к горизонту ;

- ширина катка;

- зазор между катком и стойкой (1…2 см);

- диаметр катка;

- сопротивление перекатывания, определяемое по формуле 2.14.

Определяют момент сопротивления поперечного сечения оси

, см, (2.31)

Материал оси - сталь cт.3, .

Рассчитывают радиус оси катка:

, см, (2.32)

Рисунок 2.3 - К расчету уплотняющих катков

даНсм

даНсм

Принимаем, с учетом запаса прочности, диаметр оси уплотняющего катка 28 мм.

2.3 Расчет оси колеса привода

Опасным сечением колеса является ее сечение в мосте заделки в стойку.

Изгибающие моменты в этом сечении [15]:

, даН·см, (2.33)

, даН·см, (2.34)

где - ширина обода колеса, 10 см;

- диаметр обода колеса, 40 см;

- зазор между колесом и стойкой (= 3…4 см);

Q - вертикальная нагрузка на колесо

Q = G/z даН, (2.35)

где G- вес машины, 400 даН; z - число колес на машине z = 2.

Q = 800/2 = 400 даН;

Q - осевое усилие

Q = Q · K даН, (2.36)

где K - коэффициент сцепления колеса с почвой, 0,4.

Q = 400 · 0,4 = 120 даН;

P - сопротивление перекатыванию

P = f · Q даН, (2.37)

где f - коэффициент перекатыванию, 0,4.

P = 0,4 · 400 = 160 даН.

даН·см;

даН·см.

Находим момент сопротивления поперечного сечения оси

см, (2.38)

Материал оси - сталь Ст.3, = 1400 даН/см

см.

Отсюда диаметр оси колеса

см, (2.39)

см.

Принимаем, с учетом запаса прочности, диаметр оси 40 мм.



2.4 Расчет нажимных устройств, для создания необходимого давления на уплотняющие катки

Давление на уплотняющие катки может создаваться различным способом: с помощью нажимных пружин (как правило, используются две пружины растяжения, устанавливаемые по краям посадочной секции), с помощью балласта (грунта, насыпаемого в балластные ящики) и комбинированным способом, т.е. и пружинами, и балластом.

У лесопосадочных машин, предназначенных для посадки на открытых площадях, нажимные устройства не применяются, так как у этих машин сидения сажальщиков находятся на посадочных секциях и вес сажальщиков передается на уплотняющие катки. При значительном весе сажальщиков необходима разгрузка катков. Это достигается тем, что шарнир крепления посадочной секции к поперечному брусу - раме располагают впереди над брусом. Рама секции при таком соединении опирается на брус, и поэтому давление на катки уменьшается. В том случае, когда сидения сажальщиков находятся на поперечном брусе - раме, необходимы нажимные устройства на катки.

Усилие на одну пружину определяют по выражению:

, (2.40)

где - давление на каток;

-расстояние от оси катка до шарнира крепления посадочной секции к раме;

- плечо действия пружины;

Значения определяют непосредственно по чертежу при вычерчивании боковой проекции лесопосадочной машины. Рабочая нагрузка в данном случае равна .

Диаметр проволоки пружины определяется из выражения:

(2.41)

где с - индекс пружины;

- коэффициент, учитывающий влияние кривизны витков, который принимают в зависимости от индекса пружины с:

- допускаемое напряжение при кручении; для стали при ударных нагрузках .

Средний диаметр пружины находят, как

(2.42)

Наружный диаметр пружины

(2.43)

Число рабочих витков пружины

(2.44)

где - модуль сдвига материала проволоки пружины, для стали даН.

- осадка пружины под действием силы ; h=0,8 см.

Шаг пружины растяжения в свободном состоянии:

. (2.45)

Длина пружины в свободном состоянии:

, (2.46)

где - длина крюка зацепа .

Длина пружины под действием рабочей нагрузки :

, (2.47)

Длина развернутой проволоки :

(2.48)

даН

см

см

см

см

см

см

см

см

см

2.5 Расчет пружин установленных на уплотняющих катках

Уплотняющие катки на модернизированной лесопосадочной машине МЛУ-1 подрессорены пружинами, которые амортизируются при нагрузке, тем самым способствуют плавному ходу машины.

По известному рабочему усилию Н, определим [4]

(2.49)

Н

Рассчитываем испытательную нагрузку пружины

(2.50)

Н

Диаметр проволоки, из которой навивается пружина, найдем по формуле

, (2.51)

где - допустимая нагрузка на кручение.

Для проволоки стали 65Г = 750МПа; k - коэффициент, учитывающий влияние кривизны витков и поперечной силы

,

c - индекс пружины.

Здесь - средний диаметр витка пружины. Принимаем с=7

мм

Средний диаметр витка пружины находим по формуле

мм

Определим число рабочих витков по формуле:

(2.52)

где, G - модуль сдвига, для стали в среднем

Принимаем n = 6

Полное число витков равно

Шаг пружины в нерабочем состоянии равен

мм

Определяем длину пружины в свободном состоянии по формуле

мм

Определим длину развернутой пружины (длину проволоки):

мм



3 РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ АГРЕГАТА

3.1 Расчет продольной устойчивости агрегата

Продольная устойчивость агрегата характеризуется критическим углом наклона (рис. 3.1).

Максимальный угол наклона рассчитывается по формуле

, (3.1)

где: - отношение силы тяжести машины к тяжести трактора, 0,05;

V - скорость движения трактора, 1 м/сек;

g - 9,81 м/сек;

t - время трогания с места, 1 сек;

, - координаты центра тяжести трактора относительно точки опрокидывания, принимаем = 1,2 м, = 0,75; ,

- координаты центра тяжести лесопосадочной машины относительно точки опрокидывания при ее транспортном положении, принимаем = 1,995 м, = 1,075 м.

Отсюда следует, что 52є .

Рисунок 3.1 - Продольная устойчивость агрегата.

3.2 Расчет поперечной устойчивости агрегата

Поперечная устойчивость агрегата характеризуется предельным углом поперечного наклона, определяемого для случая, когда лесопосадочная машина находится в транспортном положении и когда агрегат движется по выпуклой кривой, т.е. когда центробежные силы инерции направлены в сторону опрокидывания (рис. 3.2).

Критический угол наклона равен

, (3.2)

где: В - ширина колеи трактора, 1,57;

r - радиус кривизны движения агрегата, 5м;

l - поперечное смещение центра, 0 м.

Рисунок 3.2 - Поперечная устойчивость агрегата.

Принимаем _max= 28є.

С целью устранения опасности поперечного опрокидывания агрегата при движении поперек склона вследствие динамического воздействия микронеровностей фактический угол наклона местности _фак не должен быть более _фак=(0,4…0,6) _max.

Из расчетов можно сделать вывод о том, что угол продольной устойчивости равен 53є, а угол поперечной устойчивости равен 28є. Следовательно, на склонах угол, который превышает эти допустимые углы, приведет к сползанию или опрокидыванию трактора [26].

Исходя из применения агрегата, можно сделать вывод, что он является, при соблюдении техники безопасности, безопасным и экологически чистым. С применением агрегата повышается качество посадки лесных культур, снижается утомляемость обслуживающего персонала.

4 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

4.1 Описание конструкции лесопосадочной машины

Модернизированная лесопосадочная машина МЛУ-1 состоит из рамы, подвижной рамы, защитного ограждения (кабины), коробчатого сошника, посадочного аппарата, уплотняющих катков, приемного столика, сидений для сажальщиков, ящиков для посадочного материала, устройства для сигнализации. Основные технологические характеристики лесопосадочной машины представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Техническая характеристика лесопосадочной машины

№	Параметры машины	Единицы измерения	Значения
1.	Габаритные размеры -длина -ширина -высота	мм	1843,5 1217 1225
2.	Масса	кг	800
3.	Глубина хода рабочего органа	мм	300
4.	Расстояние между катками	мм	100
5.	Угол наклона уплотняющих катков	град	20
6.	Расчетная производительность	пог. км/ч	2,4
7.	Обслуживающий персонал	чел.	3

Основная рама сварена из профилированной стали, снабженная устройствами для соединения ее с трактором. Рама служит для крепления к ней других узлов сажалки.

Подвижная рама присоединена к основной раме шарнирно. На ней размещаются рабочие органы машины.

Кабина предназначена для ограждения сажальщиков от возможных ударов ветвями деревьев и порубочными остатками. В кабине размещены сидения и подножки для сажальщиков, приемный столик и кронштейны для установки ящиков с посадочным материалом.

Сошник сварной конструкции коробчатой формы с тупым углом вхождения в почву. Сошник лесопосадочной машины, содержит нож, укрепленный боковинами, и присоединительную плиту.

Посадочный аппарат вращательного типа состоит из захватов, которые радиально крепятся к литому диску, насаженному на вал и зафиксирован стопорными болтами. Привод посадочного аппарата осуществляется цепной передачей от левого опорного катка. Посадочный аппарат располагается на раме машины относительно заднего обреза сошника на 100.. .150 мм.

Уплотняющие катки на жестком металлическом ободе имеют угол наклона по отношению к почве . Они устанавливаются шарнирно и подрессорены к раме машины и располагаются на расстоянии от заднего обреза сошника 200.. .250 мм.

Модернизированная лесопосадочная машина МЛУ-1 производит посадку лиственных и хвойных пород на равнинных площадях, так и на склонах до . Средняя скорость посадки машины 0,27... 1,38 м/с.

4.2 Сошник

Сошники предназначены для образования посадочного места с целью размещения корневой системы сеянцев и саженцев при посадке. К сошникам предъявляются следующие требования: стенки посадочного места должны быть без значительного уплотнения и замазывания; должно быть обеспечено рыхление почвы в зоне расположения корневой системы; в начале движения заглубление в почву сошника должно быть обеспечено на расстоянии 1,0…1,2 м (0,02 м); должны преодолеваться твердые включения, находящиеся в почве; сошники не должны забиваться растительными остатками; должны противостоять абразивному износу.

Коробчатый комбинированный сошник представляет собой сочетание сошников с острым и тупым углами вхождения в почву (рис. 4.1). Нож 1 с тупым углом вхождения в почву имеет значительно меньшую толщину по сравнению с коробкой 2, поэтому создает и меньшее сопротивление. Коробчатая часть имеет острый угол вхождения поэтому обладает преимуществами анкерного сошника. Для рыхления уплотненных стенок на щеках коробки установлены рыхлители 3 с острым углом вхождения в почву . За счет рыхлителей обеспечивается более устойчивый ход сошника. Этот тип сошника нашел наибольшее распространение на лесопосадочных машинах, работающих в тяжелых условиях (вырубках, горных склонах и т.п.) [6].

Рисунок 4.1 - Коробчатый комбинированный сошник

4.3 Посадочный аппарат

Посадочный аппарат имеет три составные части: устройство для приема и удержания сеянцев - зажимы; устройство для транспортирования зажимов по определенной траектории с установленной скоростью; приспособления для открытия и закрытия зажимов.

Посадочный аппарат удовлетворяет следующим требованиям [18]:

- выдерживает заданный шаг посадки и установленную глубину заделки корневой шейки, высаживаемых растений;

- имеет регулировку шага посадки и глубины размещения корневой шейки сеянцев относительно уровня почвы;

- в момент заделки растения почвой удерживает их в вертикальном положении и оставляет неподвижными относительно поверхности почвы;

- не повреждает лесные культуры.

Посадочный аппарат лучевого типа. Он изготовлен в виде крестовины посаженной на ось и получает привод от приводного колеса. Зажимы для захвата сеянцев крепятся на концах планок крестовины. Траектория вращения зажимов выбирается так, чтобы они подавали сеянцы в посадочную борозду. Основные преимущества такого аппарата состоит в простоте устройства и надежности в работе. Недостаток состоит в том. Что в момент заделки зажимы движутся не по горизонтальному участку, а по дуге окружности. В следствии этого, во время заделки растений почвой они удерживаются не в вертикальном положении, а с некоторым наклоном по сравнению с начальным расположением и с некоторым вытягиванием из почвы. Высокое качество посадки получается при установке момента открытия зажимов через 3 см от начала заделки сеянцев почвой. Большинство растений в этом случае высаживаются в вертикальном положении [19].

Начало открытия и закрытия зажимов можно в небольших пределах регулировать, переставляя раскрыватель на раме. При запаздывании открытия сеянец заделывается наклонно и мелко, при опережении - очень глубоко, вплоть до полного засыпания. Величина шага посадки выбирается в соответствии с лесокультурными требованиями. В нашем случае на усовершенствованной лесопосадочной машине шаг посадки от 75 до 150 см, с числом зажимов - 4, 3, 2. Скорость движения машины 1,5-2,5 км/ч [20].

Опущенная в сошник и борозду, корневая система засыпается почвой на отрезке пути S=(2...3), где - наибольший диаметр поперечного сечения корневой системы. Практически S=25...40 см. На этом отрезке пути сеянец и зажим должны занимать вертикальное положение, а скорость их относительно поверхности почвы должна быть равна нулю (сеянцы подвижны).



4.4 Уплотняющие рабочие органы

Заделка корневой системы саженцев осуществляется почвозаделывающими рабочими органами - уплотняющими катками. Для качественной заделки саженцев уплотняющими катками необходимо равномерное обжатие корней почвой по глубине, чтобы обеспечить контакт почвенных частиц со всеми частями корневой системы при ее вертикальном расположении.

На лесопосадочной машине МЛУ-1 установлены цилиндрические уплотняющие катки с углом наклона 15...20є. Данные уплотняющие катки не всегда обеспечивают качественную заделку корневой системы растений. Особенно это происходит при работе лесопосадочной машины на склонах. При посадке лесных культур на склонах после прохода лесопосадочной машины МЛУ-1 корневая система саженцев полностью не заделана почвой. За счет неравномерного распределения нагрузки на катки образуется глубокая колея по бокам высаженных растений, а так же происходит сползание машины при движении вдоль по склону.

Для устранения этих недостатков уплотняющие катки устанавливаются на раме машины не жестко, а шарнирно, стойки которых подрессорены на пружинах. В данном случае используются пружины сжатия, которые создают дополнительную нагрузку на катки, тем самым повышая плотность почвы у корней растений. Независимая подвеска уплотняющих катков обеспечивает равномерное обжатие и уплотнение корней растений с обеих сторон, что улучшает вертикальность расположение высаженных саженцев. Исключается возможность сползания лесопосадочной машины при работе на склонах. Достигается более плавное движения лесопосадочной машины и лучшее копирование микрорельефа поверхности почвы.

Параметры уплотняющих катков рассмотрены и обоснованы в работах многих исследователей. Поэтому, исходя из обзора исследований деформации почвы уплотняющими катками, можно выделить, что наилучшими качествами обладают катки цилиндрической формы как металлические, так и на пневмашинах, диаметр которых составляет 500 мм, с шириной обода 100 мм, угол наклона осей к поверхности почвы 20°, с расстоянием между ними 100 мм.

4.5 Опорные колеса

Для модернизируемой конструкции лесопосадочной машины разработаны опорно-стабилизирующие колеса. Это связано с тем, что работа ведется на склонах, поэтому основной функций опорных колес является: увеличение поперечной устойчивости агрегата, обеспечение привода механизма посадки, а также уменьшение протаскивания и сползания. У большинства лесопосадочных машин, предназначенных для работы на склонах, привод механизма посадки осуществляется от уплотняющих катков даже при наличии опорных колес. В данной конструкции невозможно осуществить привод от катов, так как они подрессорены, поэтому подвижны и не могут осуществить постоянное передаточное число. Также с точки зрения выбора источника привода посадочного аппарата опорные колеса имеют большое предпочтение по сравнению с уплотняющими катками так как они обладая большими габаритными размерами, как по высоте, так и по ширине обода имеют большую площадь соприкосновения с поверхностью, что в свою очередь повышает сцепление и как следствие уменьшает значение коэффициента проскальзывания, т.е обеспечивается более стабильное передаточное отношение. На опорные колеса установлены почвозацепы и реборды, которые являются направляющими и упорными элементами, уменьшающими вероятность протаскивания и сползания. Положение колес по высоте относительно сошника изменяется при помощи винтовых механизмов. При опускании колес глубина хода сошника уменьшается, при подъеме - увеличивается.

Посадочный аппарат приводится во вращение от левого опорного колеса посредством цепной передачи, которая состоит из бесконечной цепи и двух звездочек. Одна из звездочек посажена на ось колеса, а другая - на вал посадочного аппарата. Крепление звездочек на концах вала посадочного аппарата сочетается с предохранительными храповыми муфтами. Давление пружин в муфтах регулируется гайками.

4.6 Компоновка рабочих органов на раме лесопосадочной машины

Качество посадки лесных культур во многом зависит от расположения относительно друг друга бороздообразующего и почвозаделывающих рабочих органов. При расстоянии 100 мм между задним обрезом сошника и катками, почвенный валик от катков препятствует осыпанию почвы за сошником. Из-за недостатка почвы в посадочной щели после прохода катков остаются глубокая колея 95... 126 мм и валик между колеями высотой 40...62 мм. Корневая шейка высаженных сеянцев выше поверхности почвы и плотность заделки корневой системы почвой незначительна.

Увеличение расстояния между сошником и катками заполнение почвой борозды увеличивается. Полная заделка посадочного места осуществляется, когда процесс заполнения борозды почвой катками не препятствует концу процесса самоосыпания почвенной массы за сошником. В зависимости от скорости движения машины, полная заделка борозды обеспечивается при расположении уплотняющих катков относительно заднего обреза сошника 200…250 мм [21].

Заполнение посадочного места почвой за сошником влияет на заделку и уплотнение катками корней саженцев. Измерения усилия выдергивания саженцев, в зависимости от величины расстояния между сошником и катками показали, что при расстоянии от 100...400 мм с применением обычных уплотняющих катков составляет 12...22,5 Н, с подрессоренными катками от 8. ..18,5 Н [22].

Таким образом, полное заполнение посадочного места и заделка корней саженцев обеспечивается расстоянием между сошником и катками -- 200 до 250 мм. Применение подрессоренных катков, которые шарнирно присоединены с рамой, повышает качество заделки культур, это отражается в увеличении усилия их выдергивания в 1,2 - 1,5 раза. Сокращение расстояния между сошником и уплотняющими катками на 100 мм, ведет к уменьшению габаритов и массы лесопосадочной машины.



Заключение

В данном курсовом проекте спроектирована лесопосадочная машина на базе машины МЛУ-1 для работы на склонах до 12є.

В первом разделе было определено тяговое средство для агрегатирования с разработанным орудием - трактор К-744.

Во втором разделе были произведены расчеты основных узлов и параметров конструкции: расчет опорных колес и уплотняющих катков, расчет оси колеса привода, расчет нажимных устройств, для создания необходимого давления на уплотняющие катки, расчет пружин установленных на уплотняющих катках

В третьем разделе определено: расчет продольной устойчивости агрегата , расчет поперечной устойчивости агрегата . в_max=28є.

В четвёртом разделе краткое описание конструкции и технологического процесса. Так же описание конструкции машины, компоновка рабочих органов.



Библиографический список

1. Крутиков Н.П. Теория, конструкция и расчет сельскохозяйственных машин [Текст] / Н.П.Крутиков, ИЛСмирнов, И.ФЛопов. - М.: Машгиз, 1951.- 464с.

2. Мартов П.С. Расчет и проектирование специальных лесных машин [Текст] - Изд. Воронеж, 1975. - 210 с.

3. Зима И.М. Механизация лесохозяйственных работ [Текст] / И.М.Зима, Т.Т.Малюгин. М.: Лес.пром-сть, 1976. - 461с.

4. Бартенев И.М., Вершинин В.И. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Проектирование лесохозяйственных машин» для студентов специальности 170400 - Машины и оборудование лесного комплекса [Текст]: - Воронеж, ВГЛТА 2002, - 27 с.

5. Бартенев И.М. Технология и механизация лесохозяйственных работ [Текст]: учебное пособие / И.М. Бартенев, М.В. Драпалюк, П.Э. Гончаров, С.В. Дорохин, В.А. Смирнов; Фед. агенство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». - Воронеж, 2010. - 136 с.

Размещено на Allbest.ru

...