Разработка механизированной технологии создания лесных культур

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Воспроизводство леса может быть естественным и искусственным и должно обеспечивать увеличение продуктивности и повышение качества леса, его защитных, санитарно-гигиенических и других свойств. Там, где в хозяйственно приемлемые сроки не происходит естественное возобновление хвойными и другими ценными древесными породами, проводится искусственное лесовосстановление. В результате его предотвращается смена древесных пород, сокращается лесовозобновительный период, создается возможность выращивания высокопродуктивных насаждений необходимого состава и целевого назначения и более рационального использования земель лесного фонда.

Выращивание леса - это длительный процесс, измеряемый десятилетиями, и ошибки, допущенные при посеве и посадке леса, могут проявиться не сразу, исправить их бывает трудно. В связи с этим лесоводу необходимо знать теорию и практику искусственного создания и выращивания лесных насаждений, хорошо освоить приемы, способы и методы проведения лесокультурных работ.

Большое значение имеет и территория на которой на которой необходимо провести искусственное восстановление леса. На дренированных, влажных и переувлажненных почвах техника восстановления разная. Где то необходимо выкорчевывать пни, а где-то только срезать малоценные молодняки. Поэтому техника и орудия в разных условиях отличаются.

1. Обоснование технологии работ

Способы и технологии работ определяется соответственно лесорастительной зоне, по категориям лесокультурных площадей с учетом степени увлажнения почвы, количества пней, захламленности участка, наличия поросли малоценных мягколиственных пород и других факторов.

В соответствии с вариантом задания:

- Лесорастительная зона Дальнего Востока №2 - Хвойно-широколиственные леса южной подзоны (МУ Приложение 4).

- Категория земель: Вырубка с количеством пней более 600 шт./га, почва свежая, с залеганием каменистых горизонтов на глубине менее 20 см.

- Рельеф: равнинные положения и склон до 12°.

- Почвы: свежая, средний суглинок.

- Индекс лесокультурной площади №17 [МУ Прил.5]

Технология механизированных работ на участках с дренированными почвами:

На вырубках с дренированными почвами последовательно выполняют следующие технологические операции: подготовка вырубок, обработка почвы, посадка лесных культур и ухода ними.

Подготовка вырубок включает в себя их очистку от порубочных остатков, валежника и поросли после ее срезания кусторезами, расчистку или корчевку пней, фрезерование пней до уровня почвы.

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.

Выбранный способ расчистки лесокультурных площадей должен обеспечить максимальное сохранение на подготавливаемом участке гумусового слоя почвы, улучшение ее физико-механических свойств.

Технические средства для подготовки лесокультурной площади представлены машинами для сбора в валы порубочных остатков и срезанного кустарника, частичной корчевки или измельчения пней, расчистки полос, вычесывания корней.

Для удаления порубочных остатков на свежих вырубках применяются подборщики сучьев ПС - 2,4; ПС-5 и ПС-2Г.

При полосной расчистке вырубок с корчевкой пней используется корчевальные машины МП-8А; КМ-1; КМ-1А, а также орудия ОРП - 2,6; ОРВ - 1,5; ОПП - 2,3; машина для расчистки полос МРП-2А; клин для расчистки полос КРП-2,5А; машины для удаления наземной части пней МУП-4; МДП - 1,5; машина для срезания пней МПП - 0,75. Эти же машины применяются и при сплошной расчистке вырубок.

Обработка почвы на лесокультурных площадях с дренированными почвами производится следующими способами:

* полосная обработка почвы без предварительной раскорчевки лесной площади с обработкой почвы бороздами или полосами;

* полосная обработка почвы с предварительной раскорчевкой и последующей обработкой почвы путем рыхления или нарезки борозд;

* сплошная обработка почвы после сплошной раскорчевки.

Обработка дренированных почв под посадку культур производится в основном двухотвальными лемешными и дисковыми лесными плугами ПКЛ-70А, ПЛ-1, ПЛД - 1,2, ПЛШ - 1,2.

Посадка лесных культур является одной из самых трудоемких операций. Для ее выполнения используются лесопосадочные машины как с ручной, так и с автоматизированной подачей посадочного материала.

Лесопосадочные машины должны:

* не повреждать посадочный материал;

* обеспечивать заданный шаг посадки с отклонением, не превышающим 20%;

* обеспечивать размещение корней в посадочной щели, близкое к естественному, без загибов и скручиваний; хорошо засыпать все корни почвой и уплотнять ее по всей глубине так, чтобы усилие выдергивания составляло;

* обеспечивать отклонение надземной части сеянцев или саженцев от вертикального положения или установленного наклона, не превышающее 30°;

* соблюдать одинаковую глубину заделки корневых шеек сеянцев или саженцев (для дренированных почв - не более 6 см; для влажных и переувлажненных - 1 см).

Для посадки культур на дренированных почвах используются машины МЛУ-1, МЛУ-1А, ЛМД-81, МЛК-1, приспособление лесопосадочное автоматическое ПЛА-1. Лесопосадочные машины данной группы имеют характерные отличия: не имеют ходовой части; как правило, однорядные; сошники комбинированные с тупым углом вхождения в почву имеют черенковый нож; рабочее места сажальщиков имеют усиленную защиту.

Уход за лесными культурами на дренированных почвах производится культиваторами, в основном с дисковыми рабочими органами одно- и двухследными, а также фрезерными с двумя фрезерными барабанами, обеспечивающими уход за лесными культурами путем «седлания рядов». Наибольшее распространение получили культиваторы КЛБ - 1,7; КФЛ - 1,0; КУК - 2,0; КДС-1,8А.

Успешное выращивание лесных культур во многом определяется своевременностью и качеством проведения агротехнических родов. При этих уходах производится поверхностное рыхление почвы с одновременным уничтожением естественного возобновления, травянистой растительности вблизи рядков высаженных культур. При уходе за культурами, посаженными на вырубках с дренированными почвами, применяют культиваторы КЛБ - 1,7, КДС-1,8А, катки КУЛ-2 и КУЛ-2А, КЛ - 2,5 и др. [3]

Основные операции (в соответствии с индексом №17-вырубки с количеством пней более 600 шт./га, равнинные положения и склоны до 12 ?, каменистые горизонты на глубине менее 20 см, почва-свежая):

1-подготовка лесокультурной площади путем расчистки полос или коридоров с удалением порубочных остатков, валежника и, при необходимости пней, а также естественного возобновления малоценных лиственных пород;

2-основная и, при необходимости, дополнительная обработка почвы, осуществляемая вспашкой, нарезкой борозд, пластов или гряд дискованием и фрезированием;

3-механизированная или ручная посадка лесных культур;

4-агротехнический и лесоводственный уходы.

В целом для работы па вырубках важно применение тракторов, обладающих хорошей проходимостью и маневренностью. Тракторы должны иметь возможность при необходимости седлать пни, то есть обладать достаточной высотой дорожного просвета (50…60 см). Этим условиям соответствует лесохозяйствеппые тракторы ЛХТ-55 и ЛXT-100.

Кроме того, при работе на вырубках или комплектовании агрегатов необходимо учитывать дополнительные сопротивления, возникающие из-за наличия корней, пней, порубочных остатков и т.д. При встрече с препятствием сопротивление орудия резко возрастает (в 5…6 раз). Следовательно, запас тягового усилия (мощности) должен быть в 2…3 раза больше расчетного значения рабочего сопротивления орудия. [1]

1) Подготовка лесокультурной площади.

На площадях с количеством пней более 600 шт./га необходима раскорчевка участков - частичная или сплошная. Сплошная раскорчевка применяется сравнительно редко, так как требует больших энергетических и денежных затрат. Поэтому чаше применяется частичная раскорчевка полосами, достаточными для прохода тракторных агрегатов.

На дренированных и временно переувлажненных почвах делают полосы шириной 2…2,5 м машинами МРП-2А или KM-IA с расстоянием между центрами полос не более 5 м. [1] Или, с соответствии с вырубками, подходит машина ОРВ - 1,5, которая агрегируется с ЛХТ-55. Предназначен для узкополосной расчистки вырубок от порубочных остатков и пней диаметром до 40 см. (МУ прил. 5) [1]

Сроки проведения особо не ограниченны. (МУ прил. 5)

2) Обработка почвы.

Подготовка участка к освоению проводится путем удаления порубочных остатков, нежелательной растительности.

Осуществляется частичная обработка почвы нарезкой двухотвальных борозд или полосным рыхлением почвообрабатывающими фрезами. Для этой цели применяются лемешные двухотвальныеплуги ПКЛ-70. ПЛ-I, НЛШ - 1,2; плуг дисковый ПЛД - 1,2; фреза ФЛУ - 0,8. [1]

3) Механизированная посадка.

На мелких почвах (индекс 17) посадка в дно борозды невозможна. В этих условия посадка даже в поверхностный, необработанный горизонт лесопосадочными машинами типа МЛУ, требующими глубину хода сошника более 30 см, затруднена. Необходимо или сильно наклонять машину назад для учучшения заделки посадочной щели катками, или обрезать сошник на меньшую глубину хода в почве, или применять машины с мелким заглублением, например одну секцию сажалки СЛ-2 (с использованием специальной навески), или наращивать почвенный слой приемами, осуществляемыми для почв с временным переувлажнением (МУ пояснение к Приложению №5). На почвах с временным переувлажнением Посадку в гребни проводят сажалкой СЛГ-1А, а по двум пластам - двухрядной сажалкой СЛ-2. [1]

4) Агротехнический уход.

Агротехнический 3…4-кратный уход за вегетационный период проводится дисковым культиватором КЛБ - 1,7, иногда КДС - 1,8 в агрегате с трактором ЛХТ-55. [1]

Наиболее подходящий тип лесных культур №4. Т.к. территория расположена, в соответствии с вариантом задания в зоне хвойно-широколиственных лесов и свежих почвах. Способ производства культур - посадка. Порода - кедр корейский и вырубки с количеством пней более 600 шт./га. На данной территории проектируется тип лесных культур №4 [МУ Прил. 9].

2. Выбор технологического комплекса машин

Технологический комплекс машин для создания лесных культур на площадях с дренированными почвами в зоне хвойно-широколиственных лесах (МУ Приложение 4). Тип лесных культур №4 [МУ Прил. 9].

Для создания лесных культур в соответствии с темой задания и индексом, предполагается следующие операции:

1) Подготовка лесокультурой площади - (полосная расчистка. Расчистка полос через 6 м. Оборудование для расчистки ОРВ - 1,5. Предназначен для полосной расчистки вырубок от порубочных остатков и корчевки пней. Высота пней на вырубках не должна превышать 25 СМ диаметр корчуемых пней не должен быть более 40 см. Ширина захвата - 1,5 м.

Агрегируется с трактором ЛХТ-55.

Сроки проведения особо не ограниченны.

2) Основная обработка почвы.

Нарезка гряд. Плуг для нарезки гряд ПЛМ - 1,5, предназначен для обработки почвы микроповышениями в виде гряд под посадку лесных культур на временно переувлажненных вырубках, не возобновившихся мягколиственными породами после расчистки от пней, порубочных остатков и нежелательной древесины. Ширина захвата 1,5 м, что соответствует с шириной захвата ОРВ - 1,5.

Агрегируется с трактором ЛХТ-55.

Сроки проведения-июль-октябрь.

3) Посадка лесных культур. Для посадки дана по варианту машина лесопосадочная СЛГ-1А. Предназначена данная машина для посадки саженцев. Шаг посадки в данном случае 0,75. Глубина хода сошника до 30 см. [2]

Агрегатируется с тракторами ЛXT-55.

Оптимальный срок апрель май и первая половина июня.

Схема лесных культур (ККК).

В соответствии с типом лесных культур №4 (МУ Приложение 9), проектируется посадка кедра корейского, саженцами, возраста 2+2 года, расстояние между рядами 6 м, в рядах 0,75 м, количество высаживаемых растений 2,4 шт./га.

4) Уход за культурами не требуются в связи с выбранным типом лесных культур. [МУ Прил. 9]

При расчете технологических параметров расстояние между проходами рассчитывается по формуле:

В_пр =10*n_p/N_n *t_пл, м.

Где В_пр - межцентровое расстояние проходов, м: n_р - количество рядов растений на полосе; N_n - густота культур, тыс., шт./га; [МУ Прил. 9]

t_пл - расстояние между площадками в ряду шаг посадки), м. [МУ Прил. 9]

В_пр=10*1 / 2,4*0,75 = 5,6 м.

Технологический комплекс машин приведен в таблице 1.

технический агрегат тяговый сопротивление

Таблица 1 - Технологический комплекс машин для создания лесных культур на площадях со свежими почвами.

Операция	Наименование машины	Марка
Подготовка площади	Орудие для расчистки	ОРВ - 1,5
Основная обработка почвы	Плуг лесной для микроповышений	ПЛМ - 1,5
Посадка лесных культур	Машина лесопосадочная	СЛГ-1А

3.Технические средства

В курсовом проекте к использованию в операциях технологического комплекса предложены следующие технические средства: Трактор ЛХТ-55, Оборудование для расчистки: ОРВ - 1,5, плуг лесной ПЛМ - 1,5, сажалка лесная грядковая СЛГ-1А.

Лесохозяйственный трактор ЛХТ-55

Лесохозяйственный трактор ЛХТ-55 (Рис. 1.) тягового класса 30 кН предназначен для выполнения различных лесохозяйственных и лесокультурных работ. Двигатель дизельный СМД-14Н. Ходовая часть гусеничная с эластичной подвеской. Трактор оборудован механизмом задней навески, задним ВОМ и самосвальным кузовом.

Вал отбора мощности приводится во вращение от коробки передач через два карданных вала и редуктор. Кузов металлический объемом 1,8 м³. Задний борт кузова открывается вовнутрь, что улучшает видимость при агрегатировании трактора с навесным лесохозяйственными машинами. Трактор можно использовать при трелевке леса. Для этого снимают кузов и заднюю навеску и устанавливают погрузочный щит. [2]



Рисунок 1 - Редуктор лебедки: 1 - опорный вал; 2 - ведущая цилиндрическая шестерня; 3 - ведомая цилиндрическая шестерня; 4 - ведомая коническая шестерня; 5 стопорный болт; 6 - гайка; 7 - ось лебедки; 8 - картер лебедки; 9 - крышка картера; 10 - левая полумуфта; И - вилка; 12 - валик вилки; 13 - рычаг; 14 - фиксатор; 15 - тормозок барабана; 16 - муфта; 17 - регулировочная втулка; 18 - пружина тормозка; 19 - правая полумуфта; 20 - регулировочные прокладки; 21 - крышка опорного вала; 22 - сливная пробка

Таблица 2 - Технические характеристики трактора ЛХТ-55

Модель трактора ЛХТ-55 Марка дизеля СМД-18Н.01 Мощность дизеля, кВт (л.с.) 70 (95) Грузоподъёмность, кг 3600 Масса эксплуатационная, кг 9400 Диапазон скоростей движения, км/час 2,9 - 12,8 Ширина гусеницы, мм 440 Максимальное тяговое усилие лебедки, кН 76,5 Габаритные размеры трактора, мм длина 6450 ширина 2360 высота 2560

Орудие для расчистки вырубок ОРВ - 1,5

Орудие для расчистки вырубок ОРВ - 1,5 (Рис. 2) предназначено для полосной расчистки вырубок от порубочных остатков и корчевки пней. Высота пней на вырубках не должна превышать 25 СМ диаметр корчуемых пней не должен быть более 40 см.

Рисунок 2 - ОРВ - 1,5

Оборудование представляет собой клинообразный отвал - 1, передняя часть - 2 которого выполнена поворотной, имеет нож и служит корчевальным рычагом. Привод - З рычага - гидравлический. Навешивается на переднюю навеску трактора. Встречающиеся в процессе расчистки пни ножом поворотного рычага разрезаются или раскалываются на части и сдвигаются в стороны при дальнейшем движении трактора

Таблица 3 - Технические характеристики ОРВ - 1,5

Тип	навесное
Агрегатируется с трактором	ЛХТ-55, ЛХТ-100Б
Ширина захвата, м	1,5
Производительность за 1 ч основного времени, км	1,0
Габаритные размеры, мм, без трактора
длина	2100
ширина	2210
высота	1500
Масса, кг, не более	1200
Обслуживающий персонал, чел.	1

Плуг лесной для микроповышений ПЛМ - 1,5

Плуг лесной для микромовышений ПЛМ - 1,5 (Рис. 3) предназначен для обработки почвы микроповышениями в виде гряд под посадку лесных культур на временно переувлажненных вырубках, не возобновившихся мягколиственными породами после расчистки от пней, порубочных остатков и нежелательной древесины, полосами шириной не менее 2 м.

Рисунок 3 - ПЛМ - 1,5

Состоит из рамы - 1, выполненной из двух продольных боковых брусьев, связанных спереди поперечным брусом, а сзади косым поперечным брусом - 2. Рама имеет устройство для навески. К раме снизу прикреплены два лево- и правоотвальных плужных корпуса - З со смещением относительно друг друга в продольном положении, к которым с тыльной стороны прикреплены опорные лыжи. 4, а также - профилировщики -5, выполненные в виде пластины для сдвигания в центр полосы подрезаемой корпусами почвы в процессе образования микроповышений.

Таблица 4 - Технические характеристики ПЛМ - 1,5

Тип	Навесной
Агрегатируется с тракторами	ТДТ-55А, ЛХТ 55, ЛХТ-100Б
Ширина захвата м, не менее	1,5
Глубина хода рабочих органов, см, не менее	20
Ширина микроповышений на уровне необработанной поверхности почвы, см.	80-90
Производительность за 1 ч основного времени, км	2,6
Габаритные размеры, мм, не более:
Длина	2200
Ширина	1750
Высота	1700
Обслуживающий персонал, чел.	1

Лесопосадочная машина грядковая СЛГ-1А

СЛГ-1А (Рис. 4) предназначена для посадки сеянцев хвойных пород по микроповышениям в виде гряд на вырубках с временно переувлажненными и влажными почвами.

Рис. 4 Лесопосадлчная машина СЛГ-1А

1-неподвижная рама; 2-ограждение; 3 - сидение, 4 - ящик для посадочного материала; 5 - посадочный аппарат; 6 - уплотняющие катки; 7 - балластный ящик; 8 - стабилизирующие колёса; 9 - сошник; 10 - пружина.

Основными частями машины являются: неподвижная рама 1, Подвижная рама, комбинированный сошник 9, стабилизирующие Колеса 8, посадочный аппарат 5 с механизмом привода, уплотняющие катки 6, балластный ящик 7, ящики для посадочного материала 4, ограждение 2, сиденья для сажальников 3 с ремнями безопасности и амортизаторами, сигнализация для сообщения сажальщиков с трактористом, опорные стойки для удержания машины при хранении.

Неподвижная рама 1 предназначена для крепления на ней сошника 9, стабилизирующих колес 8, двух сидений 3 для сажальщиков, подвижной рамы, ограждения 2, механизма навески, балластного ящика 7, опорных стоек, кронштейнов для ящиков для посадочного материала 4.

К продольным брусьям подвижной рамы приварены кронштейны, на которых установлены уплотняющие катки 6, посадочный аппарат 5, промежуточная шестерня, стойки верхнего и нижнего раскрывателей и чистики уплотняющих катков. В передней части рамы имеются отверстия для шарнирного соединения с неподвижной рамой, а также кронштейны с отверстиями для установки пружин 10.

Комбинированный сошник 9 состоит из плоского дискового ножа с углом атаки 3° в горизонтальной и 5° в вертикальной плоскостях и боковины с рыхлительным клином в нижней задней ее части. В передней части боковина прижата к дисковому ножу. (Рис. 5)

Стабилизирующие колеса 8 удерживают машину на середине гряды, предотвращая ее разрушение. Стабилизирующие колеса имеют устройство для регулировки по ширине гряды. Посадочный аппарат 5 ротационный лучевого типа. (Рис. 6)

Рисунок 5 - Сошник коробчатый комбинированный

1-нож; 2-коробка; 3-рыхлитель

Рисунок 6 - Посадочный аппарат ротационного типа

1-ролик, 2 - захват; 3 - держатель; 4 - диск; 5 - верхний раскрыватель; 6 - нижний раскрыватель

Шаг посадки регулируется изменением числа захватов посадочного аппарата, момент раскрытия захватов - перемещением верхнего и нижнего раскрывателей; степень уплотнения - изменением натяжения пружины 10 и засыпкой балласта в балластный ящик 7.

Шаг посадки может быть равным 0,5; 0,75; 1,0; 1,5 м. Глубина хода сошника до 30 см; масса 950 кг. Обслуживают машину два сажальщика и один оправщик. Агрегатируется с тракторами ЛXT-55М, ТДТ-55А, ЛХТ-100, ТДТ-100. [2]

4. Эксплуатация машинно-тракторного агрегата

4.1 Состав агрегата на выполнении операции

Создание лесных культур на площадях с дренированными почвами (СЛГ-1А + ЛХТ-55).

технический агрегат тяговый сопротивление

4.2 Тягово-эксплуатационные расчёты

Целью выполнения инженерных расчётов является подтверждение совместимости машины и трактора.

Необходимо выполнить четыре инженерных расчёта для нового агрегата (ЛХТ-55 + СЛГ-1А):

1) Расчёт тягового сопротивления машины.

2) Расчёт тягового баланса трактора.

3) Расчёт баланса мощности трактора.

4) Расчёт эксплуатационных показателей сравниваемых агрегатов.

Расчет тягового сопротивления машин

Сопротивление машин для посадки леса

Rм= Gм *f +K1 * a *b*n,

где Gм - вес машины, Н;

f - коэффициент сопротивления передвижению [Прил. 8, п. 1];

K1-удельное сопротивление почвы резанию, Н/см?;

а - глубина хода сошника, см;

b - ширина посадочной щели, см;

n - число посадочных секций, шт.

Rм= 12*0,70+5,5*30*10*1= 1658 Н =1,7 кН

Расчет тягового баланса трактора

При движении агрегата трактор преодолевает не только сопротивление машины RМ, совершая полезную работу, но и другие сопутствующие силы сопротивления. В общем случае силовое равновесие выражается уравнением тягового баланса трактора:

Рк= Рf ± Pi ±Pj + Pw +Pкр, кН

Рк - потребная движущая (касательная) сила тяги трактора, кН;

Рf - сила сопротивления качению трактора, кН;

Pi - сила сопротивления движению на уклонах местности, кН;

Pj - сила инерции, кН;

Pw - сила сопротивления воздуха

Pкр - тяговое (крюковое) усилие, кН;

Рf = fк · Gт · cos б

fк - коэффициент сопротивления качению трактора (МУ Приложение 8. п. 3)

fк = 0,15

Gт - вес трактора, кН (МУ Приложение 7 п. 1)

Gт = 95 кН

i - уклон местности (смотрим в задании)

б =10

Рf = 0,15 · 95 · cos 10= 14,4 кН

Pi= ±Gа · i

Gа = Gт + Gа - вес агрегата, трактора, машины, кН

Gа = 95+12=107кН

i = sin б - величина уклона местности (МУ Приложение 8 п. 4)

i =0,176

Pi= ±Gа · i = 107 · 0,176= 18,8 кН

Pj = ±Ма · j= Ga /g·j

Ма = Ga /g

j - линейное ускорение, м/с? (в расчете принять движение с разгоном j = 1 м/с?);

g - ускорение свободного падения (9,8 м/с?);

Pj = 107/9,8·1= 10,9 кН

Pкр = (1,25 … 1,5) · Rм

Rм - тяговое сопротивление новой машины

Rм =Gм·f+K1·a·b·n=12·0,70+5,5·10·30·1=1658Н=1,7кН

(1,25…1,5) - коэффициент увеличения; учитывает неоднородность почвенной среды и то, что тяговое сопротивление машины является только лишь частью силы тяги на крюке трактора.

Pкр = 1,5 · 1,7 = 2,6 кН

Рк = 14·+18,8+10,9+0+2,6= 46,3 кН

Сравниваем потребное значение движущей силы тяги с допускаемыми величинами. Работа агрегата будет обеспечена при соблюдении условия:

[Рсц] ? Рк ? [Рк]

где [Рсц] = Gт · µ - допускаемое значение силы тяги, ограничиваемое силой сцепления движителя с почвой;

Gт - вес трактора, Н

µ - коэффициент сцепления гусениц с почвой [МУ Прил. 8 п. 3]

µ = 0,8

[Рк] - допускаемое значение силы тяги, ограничиваемое мощностью двигателя трактора на принятой передаче

[Рк] = 54 кН [МУ прил. 7 п. 1]

[Рсц] = 95 · 0,8= 76кН

76 ? 46,3 ? 54

Условие выполняется, следовательно, с данной маркой

трактора можно использовать вводимый агрегат.

Вывод: Потребная движущая сила тяги ниже допустимого значения силы тяги ограниченной мощностью двигателя трактора и ниже значения силы тяги ограничивающей сцепления трактора с почвой, следовательно работа трактора обеспечена.

Оцениваем степень загрузки трактора по коэффициенту использования его силы тяги:

где [Рт] - сила тяги, взятая по наименьшему значению [Р_к] или [Рсц].

Кисп=2,6/(54 - (14+18,8+10,9))=0,25

Оптимальным коэффициентом использования силы тяги трактора считается такой, значение которого составляет 0,85-0,95.кН, следовательно Кисп не является оптимальным.

Вывод: Коэффициент использования силы тяги значительно ниже оптимального значения, следственно степень загрузки двигателя трактора слишком мала.

Тяговое сопротивление лесопосадочной машины состоит из сил сопротивления при ее перемещении, сопротивлений сошников с заделывающими органами, сил трения в передаточных механизмах, привода посадочного аппарата и автомата подачи сеянцев. Оно зависит в основном от конструкции и массы лесопосадочной машины, типа почвы и ее состояния во время работы.

В данном случае лучше всего взять менее мощный трактор.

Рассчитываем потребную мощность двигателя N_e и её затратные составляющие из уравнения баланса мощности:

N_e = N_тр + N_f + N_б ± N_i ± N_j + N_кр, кВт,

N_е - потребная (расчетная) эффективная мощность двигателя, кВт

N_тр = [N_е]·(1-з_тр), кВт - мощность механических потерь в трансмиссии, кВт

[N_е] - паспортная эффективная мощность двигателя, кВт [МУ прил. 7 п. 1]

[N_е] = 58,8 кВт

з_тр - КПД трансмиссии (для гусеничных тракторов з_тр=0,86-0,88) (см. Приложение 8)

N_тр = 58,8 · (1-0,88) = 7,06 кВт

N_f = Р_f ·V·_,

кВт - мощность, расходуемая на самопередвижение трактора, кВт

V - скорость движения агрегата, м/с

N_f = 14,4· 0,7 = 10 кВт

N_б = ([N_е] - N_тр)·д, кВт - мощность, затрачиваемая на буксование ведущих колёс или гусениц трактора

д - коэффициент буксования (при работе с тяговой нагрузкой), д=0,02-0,06 - для гусеничных тракторов;

N_б = (58,8 - 7,06) · 0,06 = 3,1 кВт

N_i = ± Р_i ·V, кВт - мощность, расходуемая на преодоление подъёма

N_i = 18,8 · 0,7 = 13,2 кВт

N_j = ± Р_j ·V_, кВт - мощность, необходимая для преодоления сил инерции агрегата,

Nj = 10,9 · 0,7 =7,6 кВт

N_кр = Р_кр·V_, кВт - мощность, расходуемая на тягу агрегатируемой машины,

N_кр = 2,6 · 0,69 = 1,8 кВт

Так как предыдущие расчеты были проведены в кН, то при расчетах сразу получаются кВт. Силы Р_f, Р_i, Р_j, Р_кр взяты из расчета тягового баланса.

N_e = 7,06+10+3,1+13,2+7,6+1,8= 42,8 кВт

Сравните вычисленную потребную мощность N_e с паспортной мощностью двигателя [N_e]: должно быть N_e ? [N_e].

[N_e] = 58,8 кВт

42,8 ? 58,8

Вывод: мощность трактора достаточна для работы с орудием, следовательно не требуется внесение ни каких технических изменений.

Также определяем тяговый КПД трактора по степени использования эффективной потребной мощности двигателя:

_тяг= 1,8/42,8= 0,04

По степени использования тяговый КПД трактора не считается нормальным, т.к. нормальным считается: [_тяг] = 0,7-0,75.

Вывод: Из расчета баланса мощности трактора видно, что нормальная нагрузка трактора не получается, степень загрузки двигателя трактора ЛХТ-55 слишком мала. Необходимо увеличить нагрузку на трактор.

Пути решения:

КПД тяговый зависит от:

- потерь мощности в трансмиссии при буксовании,

- самопередвижении,

- при подъеме на уклон,

- степени загрузки.

Потери мощности трактора обусловлены потерями силы тяги или потерями скорости. Потери в трансмиссии и на буксование составляют скоростные потери, на передвижение трактора и на преодоление подъема - силовые.

Следовательно лучше всего данный трактор поменять на менее мощный.

Расчет эксплуатационных показателей агрегата

а) Расчет производительности агрегата

Производительностью агрегата называется количество работы (км, га, м³ и в других единицах), выполненное им за единицу времен (час, смену, сезон). Наиболее удобной для сравнения агрегатов и легко переводимой в другие единицы является производительность, измеряемая в линейных единицах, в км/ч, км/см.

При характеристике техники используют следующие виды производительности в линейных единицах:

- W_о = V_ср - за час основного времени, км/ч,

- W_см = W_о·К_см = V_ср·К_см - за час сменного времени, км/ч,

- W_эк = W_о·К_эк = V_ср·К_эк - за час эксплуатационного времени,

где V_ср - средняя скорость движения агрегата в течение смены, км/ч;

V_ср = 2,2 км/ч (см. в прилож 7 МУ)

К_см= Т_о/Т_см - коэффициент использования времени смены, где Т_о - время основной, полезной работы, ч; Т_см= 8 ч - продолжительность смены.

К_{см -} 0,5

К_эк - коэффициент использования эксплуатационного времени, он дополнительно учитывает все простои агрегата, связанные с устранением его технических отказов (в КР условно принята высокая техническая надёжность техники, т.е. К_см=К_эк).

Для нового агрегата: Wсм = 2,2 · 0,5 = 1,1 км/ч

Wэк = 2,2 · 0,5 = 1,1 км/ч

Wсм = 0,1· Впр · Vср · Ксм = 0,1 · 5,6 · 2,2 · 0,5 = 0,6 га/ч (за час сменного времени)

Wсм = 0,1· Впр · Vср · Ксм · Т = 0,1 · 5,6 ·2,2 · 0,5· 8 = 5 га/см (за смену)

Для базового агрегата: Wсм = 0,06 км/ч

Wсм = 0,06 · 8 = 0,5 га/см

б) Расчет расхода горюче-смазочных материалов

Экономичность тракторного агрегата в значительной степени определяется расходом горюче-смазочных материалов (ГСМ) на единицу работы. Затраты на ГСМ составляют около 25% всех эксплуатационных расходов.

Для расчёта расхода ГСМ необходимо знать время работы двигателя трактора на основных режимах в течение смены: рабочий ход, движение без нагрузки (машина находится в транспортном положении) и работа двигателя вхолостую (на остановках), - и нормативы расхода на этих режимах.

С определённым допущением сделайте расчёт расхода ГСМ в КР по следующей формуле:

М_т = (q_р·К_см/W_см)·(2 - К_см),

где М_т - расход ГСМ на единицу работы, кг/км;

q_р - часовой расход дизельного топлива на рабочем режиме, кг/ч (q_р? 12,0-15,0 кг/ч - для ЛХТ-55)

К_см - коэффициент использования времени смены;

W_см - производительность за час сменного времени, км/ч

Новая: М_т =(12·0,5/0,6) · (2-0,5) = 15 кг/км

4.3 Правила агрегирования

Машинно-тракторным агрегатом (МТА) называется совокупность трактора и одной или нескольких рабочих машин, соединенных с ним непосредственно или при помощи сцепки, подготовленных для производства лесохозяйственных работ одной из технологических операций с соблюдением агролесотехнических требований.

В данном курсовом проекте агрегируется трактор ЛХТ-55 с лесопосадочной машиной СЛГ-1А.

Лесохозяйственный трактор ЛХТ-55 тягового класса 30 кН предназначен для выполнения различных лесохозяйственных и лесокультурных работ. Двигатель дизельный СМД-14Н. Ходовая часть гусеничная с эластичной подвеской. Трактор оборудован механизмом задней навески, задним ВОМ и самосвальным кузовом.

Вал отбора мощности приводится во вращение от коробки передач через два карданных вала и редуктор.

Кузов металлический объемом 1,8 м³. Задний борт кузова открывается вовнутрь, что улучшает видимость при агрегатировании трактора с навесным лесохозяйственными машинами.

Лесопосадочная машина СЛГ-1А служит для посадки сеянцев хвойных пород по микроповышениям в форме гряд на вырубках с временно переувлажненными почвами.

Машина состоит из следующих частей: подвижная рама, комбинированный сошник, стабилизирующие катки, посадочный аппарат с механизмом привода, уплотняющие катки, балластный ящик, ящик для посадочного материала, кабина, два сиденья для сажальщиков, сигнализация и опорные стойки.

В зависимости от вида выполняемой работы МТА является лесопосадочной.

По принципу соединения рабочей машины с трактором тип соединения навесной.

Навесное устройство состоит из нижних и верхней тяг, раскосов, соединяющих нижние тяги с подъемными рычагами, и натяжных звеньев или ограничительных цепей. Навесное устройство присоединено к трактору с помощью подъемно-присоедини тельного механизма, куда входят подъемный вал, подъемные рычаги, рычаг цилиндра и силовой цилиндр.

Машинно-тракторные агрегаты с навесными орудиями (машинами), по сравнению с прицепными, имеют преимущества:

* меньшую массу орудия и более простую конструкцию, которую легче обслуживать;

* меньшее тяговое сопротивление (до 10%) при выполнении работы;

* лучшие сцепные свойства трактора благодаря увеличению массы, приходящейся на ходовую часть;

* меньшие затраты времени и топлива за счет уменьшения длины холостых ходов на повторных полосах на концах гонов;

* более легкое управление орудиями в процессе выполнения работы, повышенную маневренность и возможность применения на небольших площадях.

В навесном МТА вся масса машины передается на ходовую часть трактора и имеет трехточечное соединение с ним.

Способ присоединения трехточечный. у трехточечного навесного устройства с корпусом трактора соединяются две нижние тяги при помощи шарниров и верхняя тяга посредством шарнира. Благодаря этому нижние тяги образуют с рамой орудия трапецию, препятствующую отклонению орудия от продольной оси трактора.

Во время работы трактора с навешенной машиной (орудием) рычаг распределителя должен находиться в положении «Плавающее». Плавающее положение используют при работе трактора с навесными машинами, оборудованными опорными колесами, особенно с плугами. (Рис. 7)

Рисунок 7 - Соединение трактора с плугом (рычаг распределителя поставлен в положение плавающее)

Лесопосадочный агрегат должен быть маневренным и копировать рельеф: при работе на открытых площадях обеспечивать прямолинейность рядков, высаженных культур.

По типу привода рабочих органов машины мобильные МТА является тяговым.

По числу технологических операций, выполняемых за один рабочий ход, МТА подразделяются является простым.

Простые МТА состоят из трактора и одной или нескольких орудий, выполняющих однотипную операцию, например посадку сеянцев. [4]

4.4 Правила работы агрегата

В данном курсовом проекте агрегируется трактор ЛХТ-55 с лесопосадочной машиной СЛГ-1А.

При подготовке лесопосадочных машин к работе определяются число и тип сошников(комбинированный), их глубина хода (30 см), шаг посадки (0,75) и возможная скорость движения (скорость МТА 2,2 км/час), рабочая ширина захвата, так как все это влияет не только на качество посадки, но и непосредственно на тяговое сопротивление лесопосадочной машины.

Снизу на раме устанавливают при посадке саженцев - сошник.

При движение машины сошник образует посадочную щель глубиной до 30 см.

Шаг посадки определяют числом захватов на диске посадочного механизма.

Лесопосадочный агрегат должен быть маневренным и копировать рельеф: при работе на открытых площадях обеспечивать прямолинейность рядков, высаженных культур.

Для присоединения навесных машин позади трактора служат специальные шарнирные рычажные четырехзвенные механизмы - так называемые навесные устройства, которыми снабжаются все тракторы.

Скорость движения лесопосадочной машины ограничивается в основном возможностями подачи саженцев операторами за одну минуту и шагом посадки.

Производительность за 1 ч основного времени составляет 0,6 км. Производительность за смену 5 га. Глубина хода сошника 30 см. Масса агрегата 107 кН.

Для трактора ЛХТ принята 1 передача. Скорость движения трактора 2,4 км/час. Скорсть движения МТА 2,2 км/час.

В процессе работы лесопосадочная машина выполняет тщательную подготовку земельного участка для высадки саженцев. Далее осуществляется процесс подачи ростков в специально захватывающий отсек и транспортировка саженцев на место посадки, с сопутствующим уплотнением корневой системы будущих деревьев в заранее обработанной почве. Для выполнения поэтапных операций в машине предусмотрена поочередная работа отдельных узлов.

Сошник создает посадочную канаву в грунте и предупреждает преждевременное засыпание щели для саженцев. Корни будущего дерева, помещенные в посадочную канаву, засыпаются землей при помощи боковых гребней машины. Уплотнение верхнего слоя почвы вокруг корней саженца выполняется специальными катками. В заключительном этапе рассаживания древесных культур с использованием легкого боронного приспособления, почва вокруг саженцев взрыхляется, что предупреждает снижение уровня испарения влаги.

4.5 Техническое обслуживание машины

Для ЛХТ-55:

Периодическое техническое обслуживание включает следующие виды: ежесменное техническое обслуживание (ЕТО); техническое обслуживание №1 (ТО-1), №2 (ТО-2), №3 (ТО-3); сезонное техническое обслуживание (СТО); периодический технический осмотр, ремонт.

Ежесменное техническое обслуживание выполняется в начале или в конце смены непосредственно на месте работы агрегата или на пункте технического обслуживания лесхоза. Оно заключается в проверке крепления нарушенных узлов и деталей, устранении подтекания масла, воды, топлива, электролита, в осмотре состояния трактора, очистке его от пыли и грязи. От качества ЕТО тракторов, работающих в лесу, во многом зависит продолжительность работы агрегата.

Техническое обслуживание №1 осуществляется через каждые 125 мото-часов работы трактора, включает операции ежесменного технического обслуживания и дополнительные по проверке и подтяжке нарушенных креплений, проверке и регулировке механизмов трактора, смазыванию сборочных единиц. ТО-1 проводится на пункте технического обслуживания лесхоза.

Техническое обслуживание №2 предусматривает ежемесячное техническое обслуживание и обслуживание №1, осуществляется через 500 мото-часов работы. В него входят смена масла и промывка картера, диагностирование технического состояния трактора. ТО-2 проводится на пункте технического обслуживания лесхоза.

Техническое обслуживание №3 выполняется после 1000 мото-часов и содержит все вышеназванные виды технического обслуживания и дополнительные по безразборной проверке технического состояния трактора. При ТО-3 определяется возможность дальнейшей работы как отдельных узлов, так и всей машины.

Сезонное техническое обслуживание производится 2 раза в году при подготовке трактора к весенне-летнему и осенне-зимнему периодам работы. Дополнительно к вышеуказанным видам работ выполняются замена масла в соответствии с сезоном, изменение плотности электролита в аккумуляторных батареях, промывка системы охлаждения двигателя и ряд других мероприятий по нормализации теплового режима при работе трактора.

При техническом обслуживании тракторов применяются типовые технологические карты и инструкции по выполнению и организации обслуживания. Периодичность, продолжительность и трудоемкость технических уходов за тракторами приводятся в справочной литературе.

Технический осмотр осуществляется один или два раза в году по графику. В результате осмотра устанавливаются техническое состояние машины, возможность дальнейшей ее работы потребность в ремонте. Перед техническим осмотром проводится очередное техническое обслуживание машин и составляется документация по использованию и техническому обслуживанию.

Ремонт машин необходим для восстановления их работоспособности и устранения неисправностей. Различают текущий и капитальный ремонт.

При текущем ремонте заменяют поврежденные или износившиеся узлы на исправные. Одновременно с заменой и ремонтом сборочных единиц проверяют техническое состояние машины и устраняют неисправности. Текущий ремонт выполняется по потребности в мастерских самого хозяйства.

Наиболее широко распространен агрегатный метод ремонта машин при котором изношенные детали или узлы заменяются восстановленными или новыми. Этот метод сокращает простои, повышает качество ремонта, исключает необходимость капитального ремонта.

Капитальный ремонт предусматривает полную разборку машины, замену и ремонт всех изношенных деталей и агрегатов, сборку. После капитального ремонта машина подвергается комплексной проверке и обкатке.

Для СЛГ-1А:

Для технического обслуживания лесохозяйственных машин разработаны технологические карты по каждой марке. Техническое обслуживание подразделяется на ежесменное, периодическое (для сложных машин) и сезонное.

Ежесменное техническое обслуживание лесохозяйственных машин осуществляется одновременно с техническим обслуживанием тракторов с которыми они агрегатируются, и заключается в наружной очистке от почвенных, растительных и древесных остатков, осмотре узлов и креплении, устранении обнаруженных неисправностей.

Периодическое техническое обслуживание лесохозяйственных машин проводится через 60 ч работы и состоит из операции ежесменного технического обслуживания и проверки всех наружных креплений необходимой регулировки механизмов и смазывания узлов

Послесезонное техническое обслуживание выполняется после окончания каждого вида лесохозяйственной работы. При этом производится проверка комплектности машин, замена или ремонт деформированных деталей, разборка, промывка и смазывание узлов, покраска деталей. Машины, прошедшие послесезонное техническое обслуживание устанавливаются на хранение до следующего рабочего сезона. [4]

4.6 Правила безопасности при проведении работ

К работе на лесопосадочной машине допускаются рабочие, прошедшие инструктаж по технике безопасности. При обслуживании агрегата назначается старший, который следит за выполнением инструкций по технике безопасности.

Перед началом работы рабочие-сажальщики обязаны надеть спецодежду (фартук), головной убор и при необходимости предохранительные приспособления (респиратор, наушники и т.д.).

Движущиеся и вращающиеся части машин должны быть ограждены защитными кожухами, сигнальная система находиться в исправном состоянии, рычаги управления рабочими органами машин и орудий иметь надежные фиксирующие устройства.

К эксплуатации не допускаются лесопосадочные машины, переоборудованные и изготовленные в порядке рационализации без предварительных испытаний. Перед началом работы проверяют техническое состояние машины, и производится опробование. На участках следует установить направление движения агрегата, выделить поворотные полосы, выявить и ликвидировать препятствия. Опасные места обозначить вешками. Во время работы требуется особая внимательность во избежание наездов на пни, камни, порубочные остатки. Устранять неисправности следует при полной остановке трактора, заглушенном двигателе на опущенной на землю пли специальную подставку машине.

Крутые повороты и развороты следует производить при транспортном положении лесопосадочной машины. Места для разворотов агрегата не должны иметь препятствий. Преодолевать препятствия следует на первой передаче. Перед началом движения подается звуковой сигнал, надо убедиться, что поблизости нет людей и опасности задеть препятствие.

Агрегат должен быть укомплектован аптечкой. После завершения работы машину следует поставить на хранение и провести техническое обслуживание. [5]

5. Технико-экономическое обоснование эффективности применения нового агрегата

Объектами экономической оценки является отдельная машина или агрегат, используемая на выполнении какой-либо одной операции технологического процесса.

Каждая последующая (более сложная) технико-экономическая оценка включает в себя элементы расчётов предыдущих видов оценки техники.

Часто возникает задача не просто посчитать денежные затраты, необходимые для выполнения работ, но и оценить целесообразность внедрения новой техники взамен уже имеющейся в хозяйстве. Или выбрать из нескольких технических средств лучший, не только по качественным показателям работы, но и по экономическим.

5.1 Варианты сравниваемых агрегатов

Для экономического сравнения используется меч Колесова и новая сажалка лесная грядковая СЛГ-1А, трактор для агрегатирования ЛХТ-55.

5.2 Исходные данные для расчетов

Таблица 5 - Исходные данные для расчетов

Наименование показателя	Обозначение	Сравнительные варианты
		новая машина	базовая машина
1. Агрегатирование: - трактор - орудие, машина	Марка	ЛХТ-55 СЛГ-1А	Меч Колесова
2. Оптовая цена, тыс. руб.: - трактора - орудия, машины	Цт Цо	1500 70
3. Производительность за час сменного и эксплуатационного времени, км	Wсм = Wэк	0,6	0,06
4. Годовая загрузка орудия, машины, час.	Tо	100
5. Годовая загрузка трактора, час.	Тт	1200
6. Отчисления на амортизацию, %: - трактора - орудия, машины	ат ао	26,5 14,2
7. Отчисление на текущий ремонт и техническое обслуживание, %: - трактора - орудия, машины	рт ро	16,0 23,0
8. Количество обслуживающего персонала, чел.: - тракторист - сажальщик - оправщик	nч	1 2 2	1
9. Тарифная ставка, руб./ч: - тракториста - рабочих		50 36	36
10. Расход ГСМ, кг/км		15
11. Стоимость ГСМ, руб./кг		19
12. Нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений		0,15

5.4 Расчет прямых эксплуатационных затрат

Таблица 6 - Расчет прямых эксплуатационных затрат

Наименование показателя	Расчёт	Сравнительные варианты
		новая машина	базовая машина
1. Зарплата в пересчете на единицу наработки, руб./км		50·1/0,6 +36·3/0,6 = 263	36·1/0,06 = 600
2. Балансовая стоимость, тыс. руб.: - трактора - орудия, машины	Бт = Цт·1,2 Бо = Цо·1,1	1500·1,2=1800 70·1,1=77
- 3. Величина амортизационных - отчислений по орудию, машине, руб./км		77000·14,2/ 0,6·100·100 = 1,8
- 4. Величина ремонтных - отчислений по орудию, машине, руб./км.		77000·23/0,6·100·100 = 3
- 5. Величина амортизационных - и ремонтных отчислений по трактору, руб./км	Ат + Рт = Бт·(ат + рт)/ Wэк·Тт·100	1800000·(26,5+16)/ 0,6·1200·100= 11
- 6. Расход ГСМ, руб./км	Гт = Мт · Ст	15·19 = 285
7. Прямые эксплуатационные затраты, руб./км.	И = З + Ао + Ро + Ат + Рт+ + Гт	263+1,8+3+11+285=563	600

5.5 Расчет годового экономического эффекта

Таблица 7 - Расчет годового экономического эффекта

Наименование показателя	Расчёт	Сравнительные варианты
		новая машина	базовая машина
1. Суммарные эксплуатационные затраты, руб./км.		563	600
2. Снижение (+) или увеличение (-) прямых эксплуатационных затрат, руб./км		600-563=37	-
3. Степень снижения (+) или увеличения (-) прямых издержек эксплуатации, %		(600-563)/600*100=6%	-
4. Удельные капитальные вложения по орудию, машине, руб./км		77000/ 0,6 ·100 = 1283
5. Удельные капитальные вложения по трактору, руб./км.		1800000/ 0,6·1200= =2500
6. Приведенные удельные капитальные вложения, руб./км	Кпр = (Ко + Кт)·Ен	(1283+2500)·0,15=567
7. Сумма приведённых затрат, руб./км		563+567 =1130	600
8. Годовой объём работ, км (расчёт по новой машине)		0,6·100=60
9. Сумма приведённых затрат на годовой объём наработки, тыс руб.		1130·60= =67800	600*0,06=36
10. Годовой экономический эффект (+ или -), тыс руб.		36-67800= -67764

Вывод: после расчета годового экономического эффекта, констатируется экономическая не выгодность применения нового агрегата (СЛГ-1А + ЛХТ-55) по сравнению с базовым (Меч Колесова). Годовой экономический эффект составил «- 67764» тыс. руб.

Заключение

Проект был выполнен по технологическому комплексу машин для создания лесных культур на площадях с дренированными почвами и с количеством вырубок более 600 шт./га. Изучили устройство и принцип работы машин и орудий, используемых на лесохозяйственных работах, правила технической эксплуатации, технического обслуживания и техники безопасности работы в лесных условиях. Были произведены тягово-эксплуатационные расчеты нового машинно-тракторного агрегата. Составлено технико-экономическое обоснование эффективности использования нового агрегата, по сравнению с базовым на технологической операции - посадка.