Разработка системы машин

РЕФЕРАТ 

     Шелашский Сергей Александрович. Система машин на базе трактора ЛТ-157 для заготовки дров. Руководитель проекта – Желудков Виктор Борисович.

     Курсовой  проект. Объем пояснительной записки 48 страниц. Пояснительная записка содержит: 4 главы, 11 рисунков, 10 таблиц, 4 чертежа. При разработке проекта использовано 9 источников.

     Ключевые  слова: ЛТ-157, подборщик, зуб, рама, гидроцилиндр устойчивость,.

     Цель  работы – составление системы  машин для заготовки дров, модернизация машины.

     На  основании использованных источников литературы составлена система машин  для заготовки дров. Выполнены расчеты производительности машин, кинематические и прочностные расчеты.

     Реализация  проекта позволит увеличить возможные  условия работы машины за счёт повышения  проходимости. 

30.12.2008      _______________ /Шелашский С.А. / 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

     Лесная  промышленность Российской Федерации  включает в себя несколько технологически связанных между собой отраслей – лесозаготовительную, деревообрабатывающую, целлюлозно-бумажную и лесохимическую. Доля лесной промышленности в общем  объеме производства промышленной продукции  и экспорта России составляет более 4 процентов.

     В лесной промышленности более 22 тысяч организаций, в том числе около 3 тысяч крупных и средних, из которых свыше 95 процентов акционированы. В отрасли занято свыше миллиона человек (7 процентов от численности работающих в промышленности).

     Отрасль располагает 3 процентами основных фондов промышленности. По обеспеченности лесами страна занимает первое место в мире, обладая примерно четвертой частью мировых запасов древесины. Вместе с тем в мировой торговле лесобумажной продукцией доля России составляет менее 3 процентов.

     Из-за недостаточного развития мощностей  по глубокой переработке древесины  структура лесопромышленного производства несовершенна, значительная часть древесины  не находит применения. Заготовленная  древесина преимущественно используется в круглом виде и для лесопиления. Из 1 куб.метра заготовленной древесины в России производится в 3–4 раза меньше продукции глубокой переработки, чем в развитых странах.

     Объем российского экспорта лесобумажной продукции составил за 2001 год всего 4,1 млрд. долларов США, что значительно  уступает уровню основных стран-экспортеров  такой продукции. При этом структура  экспорта имеет выраженную сырьевую направленность.

     В 1990 – 2001 годах лесная промышленность развивалась неравномерно. К 1998 году объем производства сократился в 2,7 раза по сравнению с 1990 годом. Позитивные тенденции в лесной отрасли отчетливо наметились в 1999 году, когда темпы роста составили 118 процентов по сравнению с 1998 годом.

     В 2001 году темпы роста лесной промышленности замедлились. Объем заготовки леса по всем видам рубок составил 166 млн. куб. метров, было произведено 17,3 млн. куб. метров пиломатериалов, 1,6 млн. куб. метров фанеры, 2,5 млн. куб. метров древесно-стружечных плит, 0,3 млрд. кв. метров древесноволокнистых плит, 2,1 млн. тонн товарной целлюлозы и 5,6 млн. тонн бумаги и картона.

     К основным факторам, сдерживающим развитие лесной промышленности, относятся:

- низкий  технический уровень производства;

- высокая  степень износа основных промышленно-производственных фондов;

- недостаточный  объем инвестиций в основной  капитал;

- отсутствие  во многих регионах России  мощностей по глубокой переработке  древесины;

- специфика  лесозаготовительного производства, обусловленная географическими и природными условиями;

- недостаточное  количество лесных дорог круглогодичного  действия;

- увеличение  доли затрат на энергетические ресурсы и железнодорожные тарифы в себестоимости лесобумажной продукции;

- расходование  значительных средств на содержание объектов социальной сферы, находящихся на балансе градообразующих организаций 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 

1. Технология  применения системы машин, достоинства  и недостатки

СИСТЕМА МАШИН в лесном хозяйстве, совокупность машин и орудий разного назначения, взаимно дополняющих друг друга  и обеспечивающих комплексную механизацию  работ в лесном хозяйстве, равномерную  и минимум потребность в рабочей  силе в течение сезона, эффективную  загрузку технических средств, экономию и облегчение труда. Первая система  машин разработана специалистами  н.-и. институтов лесного хозяйства  в 1957, пятая СМ — в 1980 на период 1981—1990. СМ упорядочили создание новых типов машин, позволили более полно учесть специфические условия ведения лесного хозяйства в различных зонах страны, повысить техническую оснащённость отрасли. В 1980 в серийном производстве находилось 79 типов машин, в дальнейшем предполагается увеличение их числа.

     Основа  СМ — технологические комплексы, состоящие из машинных агрегатов, включающих специальные лесохозяйственные технические средства и машины, заимствованные из других отраслей, для последовательного выполнения рабочих операций.

     СМ содержит семейство машин для рубок ухода за лесом:

     в молодняках — моторизованные ранцевый и самоходный кусторезы, тракторные кусторез и каток-осветлитель лесных культур, кусторезы выборочного  и сплошного срезания рядов культур  с пакетированием деревьев, электрифицированный  срезающий и подтрелёвочный агрегат, трелёвочные лебёдки и гидравлические устройства, обрезчики ветвей и сучьев, отделитель зелени

     с заготовкой древесины — валочно-пакетирующие, сучкорезные машины и установки, подтрелёвочные и бесчокерные трелёвочные, погрузчики древесины, самопогружающие транспортные средства;

     с переработкой древесины — измельчитель сучьев, тонкомерной древесины на зелёную щепу, сортировщик зелёной щепы на технологич., топливную и древесную зелень, поточная линия переработки тонкомерных деревьев на сортименты, щепу и древесную зелень.

      Для производства дров в условиях лесосеки необходима система машин, предназначенные для переработки сырья на площадке у лесовозной дороги. Различные сочетания машин этой системы используются для производства дров из низкокачественных лесоматериалов, которые подвергаются обработке, т.е. раскряжёвке на чураки длиной до 1,25м, из которых получают колотые дрова, балансы и технологическое сырьё.

      Для удовлетворения народного хозяйства  в древесном сырье большое  значение приобретает увеличение объемов  ее заготовок. Этой целью является создание и внедрение технологии прямой заготовки  дров на базе энергонасыщенных высокопроходимых валочно-рубительных машин (ВРМ). ВРМ, обслуживаемая наименьшим количеством машинистов, может выполнять следующие операции: срезание, подачу к колуну, раскалывание чураков на дрова, накопление дров, транспортирование их к месту перегрузки и перегрузку.

      Существующая  технология заготовки дров в условиях лесосеки предусматривает выполнение следующих операций: валки деревьев, трелевки, обрубки сучьев, раскряжевки, переработки чураков на дрова.

     В качестве базы для разработки системы  машин, используем колесный трактор  Т-157 и его модификации.

     Для организации первых двух операций используем валочно-трелевочную машину МЛ-65 на базе трактора Т-157. Трелевка производится трактором ЛТ-157. В качестве сучкорезной  и раскряжевочной машины используем базовый трактор Т-150К, с установленным  на него технологическим оборудованием  от машины ЛО-115. Для переработки  древесины на дрова берем одноцепной колун КЦ-7, который работает совмесно с трактором Т-157. Выкорчевку пней производим корчевателем КМ-1М, а для их транспортировки используем погрузочно-транспортную машину ЛТ-175.

      Достоинства данной системы машин состоит  в том, что для производства дров потребуется меньшая трудоемкость, так как используем многооперационные машины. В результате снижается трудоемкость заготовки 1 метра кубического щепы до 0,99 чел/ч, что позволит повысить производительность труда на основных работах в 1,6-1,7 раза. Благодаря такой системе машин сокращается количество операций и вспомогательных механизмов. 

     1 – растущий лес; 2 – валочно-трелевочная  машина; 3 – подготовленные пачки  деревьев; 4 – лесовозный ус; 5 –  штабель деревьев; 6 – штабель  сортиментов; 7 – направление вывозки; 8 – граница разрабатываемой ленты; 9 – трелевочная машина; 10 – направление  трелевки; 11 – корчеватель; 12 – сучкорезно-раскряжевочная  машина; 13 – дровокольная машина; 14 – подборщик; 15 – транспортировщик  дров.

     Рисунок 1 – Технологическая схема разработки лесосек

      1.2 Анализ производительности всех  машин в системе

     1.2.1 Так как валочно-трелевочная машина  МЛ-65 работает в режиме только  валки, то ее сменную производительность, , можно определить по формуле

                                                                                     (1)

где  – продолжительность рабочей смены, ч,

  – затраты времени  на подготовительно-заключительные  работы на одну  смену, ч,

 –  коэффициент  использования машины,

  – средний   объем хлыста,

  – полная  продолжительность  цикла, с.

                                                                                                             (2)

где  – время срезания и укладки дерева, с,

  – время технологических  переездов машины, с, 

 –  количество  деревьев, срезаемых  машиной с одной стоянки,  
 
 

     1.2.2 Сменную производительность, , трелевочного трактор                                                                                                                                                                                                                                     а ЛТ-157 можно определить по формуле

                                                     (3)

где  – продолжительность рабочей смены, мин,

  – затраты времени  на подготовительно-заключительные  работы на одну  смену, мин, 

  – среднее   расстояние трелевки, км,

  – скорость  движения  трактора в грузовом  направлении, 

скорость  движения трактора в  порожнем направлении,

  время на прицепку пачки деревьев, мин,

  время на отцепку  пачки деревьев, мин, 

 –  коэффициент  использования машины,

 объем  трелюемой пачки деревьев,  
 

     1.2.3 Сменную производительность, сучкорезно-раскряжевочной машины можно определить по формуле

                                                                            (4)

где  – продолжительность рабочей смены, ч,

  – затраты времени  на подготовительно-заключительные  работы на одну  смену, ч,

– коэффициент  использования  рабочего времени  смены,

  – коэффициент   загрузки машины,

  – средний   объем хлыста,

  – полная  продолжительность  цикла на обработку  одного дерева, с,  
 

     1.2.4  Часовая производительность корчевателя  КМ-1М, 

Рассчитаем  сменную производительность, корчевателя

                                                                                                         (5)

где   – продолжительность рабочей смены, ч,  

     Рассчитаем  сколько пней, оставляет за собой одна валочно-трелевочная машина за смену

                                                                                                                (6)

где    сменная производительность валочно-трелевочной машины,

  – средний   объем хлыста,  
 

     1.2.5 Расчетная сменная производительность, лесопогрузочных средств определяется по формуле

                                                                                    (7)

где  – продолжительность рабочей смены, ч,

  – затраты времени  на регламентированные  простои, ч, 

  – коэффициент   использования  грузоподъемности  подвижного состава, 

  грузоподъемность  подвижного состава, 

  –  продолжительность  цикла погрузки  подвижного состава,  с.

                                                                                          (8)

где  время подготовки подвижного состава к погрузке, с,

  время погрузки  одной пачки, с, 

  время оправки  и крепления пачки  после погрузки, с, 

  грузоподъемность  лесопогрузочного  средства,

  коэффициент использования  грузоподъемности  лесопогрузочного  средства,  
 
 

     1.2.6 Средняя расчетная производительность колуна 15 м³/ч.

 Следовательно сменная производительность колуна составит 120м³. 
 
 
 
 
 
 

     Исходя  из расчетов ясно, что производительность корчевателя не уступает производительности валочно-трелевочной машины.

     Сведем  результаты расчетов производительностей  машин в таблицу 2

Таблица 2 – Производительности машин в системе

     Как видно из таблицы 2, чтобы обеспечить непрерывность производственного  процесса на лесосеке и лесопогрузочном  пункте необходимо на каждую трелевочную  машину поставить две валочно-трелевочных  и две сучкорезно-раскряжевочных машины, два корчевателя, а так  же две дровокольные машины.

         Технологическая схема заготовки  и переработки деревьев на  дрова представлена на рисунке 1.  

2. Выводы  о путях повышения производительности системы машин

- максимально использовать рабочее время на выполнение основных технологических операций, сведя при этом к минимуму время на непроизводительные затраты;

- выполнять основные операции при наименьшем времени цикла за счёт использования совмещения отдельных элементов и операций, исключения отдельных элементов операций, применения рациональных приёмов взаимодействия машины с объектом труда – деревом или пачкой, правильной загрузки двигателя;

- производить максимальную загрузку машины в течение всего рабочего времени;

- работать на исправной машине и своевременно и оперативно выполнять технические обслуживания и ремонты машины. 

     В настоящее время для повышения  производительности ВТМ машин и  эффективности их применения совершенствуют конструкцию машин, увеличивают  мощность, скорость и т.д. Все эти  направления связаны с разработкой  новых конструкций узлов и  в целом машин и требуют  больших капиталовложений.

Пути  повышения производительности: увеличение колеи трактора до 2250 мм, увеличение базы за счет смещения заднего моста, увеличение дорожного просвета за счет установки шин большего размера, усиление кронштейнов мостов и усиление картера мостов, повышение мощности двигателя до 160 кВт, повышение надежности несущей системы, улучшение условий  труда водителя.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2  ОБЩАЯ ЧАСТЬ 

     2.1  Классификация подборщиков. 

     В настоящее время применяются  два типа машин для очистки  лесосек после их разработки от отходов лесозаготовок: для сбора отходов в валы и кучи — подборщики; для подбора и транспортировки к лесовозной дороге окученных отходов — погрузчики-транспортировщики.