ТЕОРИЯ И КОНСТРУКЦИЯ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ ОТРАСЛИ

 

 

ГОУ ВПО «Брянская государственная инженерно-технологическая

академия»

 

 

ТЕОРИЯ И КОНСТРУКЦИЯ МАШИН

И ОБОРУДОВАНИЯ ОТРАСЛИ

 

Методические указания к выполнению расчетно-графической работы студентами,

обучающимися по направлению 165600 (150405) «Машины и оборудования лесного

комплекса»

 

 

Брянск 2011

ГОУ ВПО «Брянская государственная инженерно-технологическая

академия»

 

 

Кафедра «Оборудование лесного комплекса и технический сервис»

 

Утверждены РИО БГИТА

 

протокол №____ от « »__________2011 г.

 

 

ТЕОРИЯ И КОНСТРУКЦИЯ МАШИН

И ОБОРУДОВАНИЯ ОТРАСЛИ

Методические указания к выполнению расчетно-графической работы студентами, обучающимися по направлению 165600 (150405) «Машины и оборудования лесного…  

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Введение ……………………………………………………………………………………………………… 4

 

Оформление работы и порядок аттестации ……………………………………………………………. 4

 

1 Анализ технологической и конструктивной специфики машин ………………………………..… 5

 

2 Графо-аналитический метод обоснования устойчивости машин ……………………………… 10

 

3 Построение индикаторной диаграммы и скоростной характеристики двигателя..………….. 16

 

Исходные данные .……………………………………………………………………………………….… 21

 

Рекомендуемая литература ……………………………………………………………………………… 21

 

Введение

 

Методические указания составлены для студентов очного обучения специальности 150405 (170400) «Машины и оборудование лесного комплекса» при выполнении ими расчетно-графической работы по дисциплине «Теория и конструкция машин и оборудования отрасли».

Целью работы является углубленное изучение лекционного (теоретического) материала и освоение навыками расчета отдельных параметров машин и оборудования лесного комплекса. В процессе работы студенты проводят литературный и Internet-анализ современных конструкций средств механизации, используемых в лесосечных и лесотранспортных операциях, при погрузочно-разгрузочных (складских) работах.

Специфика работы состоит в ознакомлении с конструкциями лесных машин различного технологического назначения, расчетами их некоторых параметрических показателей. При выполнении работы студентами изучаются терминология, основные функциональные узлы машин и технологического оборудования, принципы обеспечения их работоспособности.

Графическая часть работы заключается в построении опорного контура машины в зависимости от заданных условий ее работы с оценкой параметров устойчивости, а также индикаторной диаграммы двигателя внутреннего сгорания.

В качестве анализируемых предлагаются специализированные и многооперационные типы машин и их технологическое оборудование, машины для трелевки и транспортировки хлыстов и сортиментов, погрузчики разных типов.

Некоторые разделы работы содержат иллюстрации и поясняющие примеры расчетов.

Аттестация по данной работе проводится на основании предоставленной пояснительной записки и графического материала при устном собеседовании.

 

Оформление работы и порядок аттестации

Работа оформляется на стандартных листах формата А4 и содержит титульный лист по установленной форме, содержание, введение, текстовую (описательную… Все иллюстрации (схемы и графики) выполняются с использованием графических… Работа должна содержать:

АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ И КОНСТРУКТИВНОЙ СПЕЦИФИКИ МАШИН

 

Последовательность выполнения этапа работы

1.1.1 Выписать исходные данные для типа машины, определенного вариантом индивидуального задания.

1.1.2 Выполнить анализ конструкций машин и оборудования отечественных и зарубежных производителей для лесозаготовительных и лесотранспортных операций по приведенным критериям и выявить современные тенденции конструирования машин заданного типа.

1.1.3 Составить кинематическую схему машины. Определить КПД механизма.

1.1.4 Сделать заключение о предполагаемой модернизации машины с учетом современных тенденций конструирования (на основании результатов анализа зарубежной техники).

Анализ конструкций машин и оборудования для лесозаготовительных

И лесотранспортных операций

Вначале работы необходимо выполнить анализ литературных источников, периодики и Интернет-сайтов для сбора информации (технических характеристик, назначения, технологии применения и т.д) заданной машины и ее технологического оборудования; при этом необходимо также иметь схему машины (общий вид) или другой иллюстративный материал, поясняющий ее конструкцию.

При выполнении данного раздела РГР анализ должен проводиться по двум-трем машинам отечественного и импортного производства (в том числе заданной машины) с выявлением современных тенденций конструирования.

Работа должна начаться с кратким описанием общего конструктивного исполнения машины.

Назначение машины и ее классификационные критерии

 

Необходимо отметить систему машин, к которой принадлежит данная машина (лесосечные или лесотранспортные).

Например, машины, предназначенные для валки леса, разделяются на две группы: валочные (однооперационные) и многооперационные для комплексной механизации работ (валочно-пакетирующие, валочно-трелевочные, валочно-сучкорезно-раскряжевочные и т.д). При этом необходимо привести краткое описание отличительных особенностей машин, относящихся к данному типу.

 

Технологическая специфика машины и оборудования

В данном пункте следует кратко описать конструкцию технологического оборудования. Например, лесовозные автомобили оборудованы коником со стойками, ограждением…  

Анализ конструкции базовой машины

Уточняются и описываются: тип движителя (гусеничный, колесный, шаговый), параметры функциональных узлов, мощность двигателя, производительность,… а) тяговая (или динамическая) характеристика машины – зависимость силы тяги от… б) проходимость машины – способность ее движения и эффективной работы в различных дорожных условиях оценивается…

Анализ компоновки машин

Компоновка зависит от назначения машины и определяется взаимным расположением конструкций основных элементов – рамы, двигателя, трансмиссии, кабины,… У автомобилей тягачей компоновка выполняется по схеме автомобилей… Оборудование автомобилей лесовозов включает в себя ограждение кабины с запорным устройством прицепа – роспуска при…

Характер движения исполнительных органов

Анализируется процесс (законченный цикл или отдельный период) валочных, погрузочных или транспортных работ. При этом учитываются особенности… При выполнении пункта следует рассматривать цикл работы (для машин… Целесообразно привести поясняющую схему движения машины и позиционирование отдельных элементов ее технологического…

Составление и анализ схематики машины и оборудования

 

Выбор расчетной схемы зависит от условий поставленной задачи и принятого метода ее решения. В зависимости от этого конкретизируются параметры изучаемой машины: характеризующие компоновочное решение, кинематику привода или рабочего оборудования, нагружение или прочность несущих конструкций, надежность машины, безопасность и т.д. Результатом являются компоновочные или кинематические схемы машины, силовые, структурные, эквивалентные и др.

В данном пункте предлагается составить кинематическую схему привода машины. Она необходима для анализа передаточного механизма, характера распределения потока мощности и вращающего момента, создаваемых на ведущем звене, исполнительных механизмов машины и рабочего органа, взаимодействующих с поверхностью качения или обрабатываемым предметом.

Для выполнения схемы принимаются во внимание технические характеристики машины, описание ее конструктивного исполнения, расположение функциональных узлов движителя и технологического оборудования.

Для анализа схемы выполняется расчет потребной мощности или движущего усилия на ведущем звене механизма, проводимый по величине момента М_р или силы Р_р на его исполнительном органе. В зависимости от типа и характера нагружения исполнительного органа мощность на валу двигателя определяется по формулам:

 

 

Здесь мощность выражается в кВт, движущее усилие – в Н м или Н; частота вращения вала исполнительного органа n_р – в об/мин (мин^-1), скорость движения исполнительного органа V_р – в м/с.

При последовательной схеме передачи мощности от двигателя к исполнительному органу (рисунок 1.3) общий КПД передачи ƞ определяется как произведение КПД ƞ₁ ƞ₂,… отдельных элементов передачи:

ƞ = ƞ₁ ƞ₂… ƞ_n.

 

 

 

Рисунок 1.3 – Кинематическая схема последовательно соединенных элементов

 

 

При параллельной схеме передачи мощности от одного двигателя к нескольким исполнительным органам (рисунок 1.4):

 

 

где N_p1, N_p2,… N_pn - мощности, развиваемые на каждом исполнительном органе; ƞ₁ ƞ₂… ƞ_{n –} КПД каждой передачи.

 

 

Рисунок 1.4 – Кинематическая схема параллельно соединенных элементов

 

Если N_p1= Np₂ = Npn , то

 

ƞ = n ƞ_пр,

 

где

 

Здесь n – число параллельных передач.

При параллельной схеме передачи мощности от нескольких двигателей к одному исполнительному органу

где N_д1, N_д2…. N_дn – мощность на валу каждого двигателя.

 

Если N_д1 = N_д2 =….= N_дn, то

 

ƞ = 1/n` (ƞ₁+ ƞ₂ +… + ƞ_n),

где n` - число двигателей.

 

Если кинематическая схема составлена из последовательно соединенных передач, то нагрузки и скорости для каждого последующего вала, начиная от вала двигателя, определяются соотношениями:

 

М₁ = М_д; М₂ = М₁ƞ₁u₁; М₃ = М₂ƞ₂u₂ = М₁ƞ₁ ƞ₂u₁u₂;

 

М_n = М_n-1 u₁u₂…u_n-1 ƞ₁ ƞ₂… ƞ_n1 = M₁u ƞ;

 

 

N₁ = N_д; N₂ = N₁ƞ₁; N₃ = N₂ƞ₂= N₁ƞ₁ ƞ₂;

 

N_n = N_n-1 ƞ_n-1 = N₁ ƞ₁ ƞ₂… ƞ_n-1 = N₁ ƞ_,

где u₁, u₂,…. u_n-1 – передаточные числа между двумя последовательно расположенными, начиная от двигателя, валами (ступенями); u – общее передаточное число последовательно расположенных передаточных механизмов.

Для зубчатых передач передаточные числа определяются как через отношение частоты вращения ведущего и ведомого валов n₁/n₂; n₂/n₃…._., так и через отношение числа зубьев z₂/z_1, z₃/z₂ зубчатых колес и шестерен.

Следует заметить, что в понижающих передачах, к которым относятся приводы движителей машин, понятия передаточного числа и передаточного отношения совпадают.

Предполагаемая модернизация машины с учетом современных тенденций конструирования

· Проектирование технологического оборудования с расширенным спектром выполняемых работ. · Модернизация ходовой системы, обеспечивающей экологическую совместимость… · Повышение тягово-сцепных свойств машины.

ГРАФО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОБОСНОВАНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ МАШИН

 

Последовательность выполнения этапа работы

2.1.1 Выписать исходные данные для типа машины, определенного вариантом индивидуального задания.

2.1.2 Определить опорный контур и угол устойчивости машины.

2.1.3 Определить предельные значения углов продольной и поперечной устойчивости (запас устойчивости). Построить векторную модель устойчивости машины.

2.1.5 Определить нормальные реакции опорной поверхности на колесах (гусеницах) машины с выявлением наиболее разгруженной опоры (см. практическую работу № 2).

2.1.4 Сделать вывод о работоспособности машины с учетом принятых условий (в частности, угла склона) и необходимости их корректировки.

 

Теоретические положения и терминология

Способность машины противостоять опрокидыванию характеризует ее устойчивость против опрокидывания, которая зависит от конструктивных параметров… Устойчивость машины по отношению к статической нагрузке (силе веса)… Расчет устойчивости предусматривает определение предельной устойчивости (границы устойчивости и неустойчивости при…

Определение запаса устойчивости машины. Построение векторной

Модели устойчивости

Согласно варианта задания выписать и обозначить на векторной модели углы курса (углы курсовой ориентации) Ψ и Ψ` – (углы между осью…  

Определение и анализ нормальных реакций

На колесах (гусеницах) машины

Наиболее характерным условием продольной или боковой устойчивости машины является полная разгрузка ее передних или задних колес, либо колес одной из… При этом следует использовать методику расчета и схемы, рассмотренные в… В качестве исходных данных следует принимать как начальное (по варианту индивидуального задания) значение угла склона…

ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ И СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ДВИГАТЕЛЯ

 

Расчет параметров рабочих процессов

Индикаторная диаграмма представляет собой графическое изображение изменения давления газов в цилиндре двигателя в зависимости от перемещения поршня… Среднее индикаторное давление, МПа:  

Давление в конце сгорания, МПа.

. (6)

Давление в конце расширения, МПа.

для карбюраторных двигателей: , (7) для дизельных двигателей:

Построение скоростной характеристики двигателя

Скоростная характеристика двигателя показывает изменение мощности, крутящего момента, расходов топлива и других параметров от частоты вращения… В зависимости от положения органа, управляющего подачей топлива, различают… Скоростная характеристика, полученная при полном дросселе (карбюраторный двигатель) или при положении рейки топливного…

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

   

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

 

Книги и учебные пособия

 

1. Кочегаров, В.Г. Технология и машины лесосечных работ / Учеб. для вузов. / В.Г. Кочегаров и др. - М. : Лесн. пром-сть, 1990. – 390 с.

2. Анисимов, Г.М. Лесные машины: Учеб. для вузов / Г.М.Анисимов и др. – М. : Лесн. пром-сть, 1989. – 512 с.

3. Тракторы: проектирование, конструирование и расчет / Учеб. для вузов / Под общ. ред. И.П.Ксеневича. – М. : Машиностроение, 1991. - 544 с.

4. Гоберман, В.А. Колесные и гусеничные машины. Математическое моделирование и анализ технико-эксплуатационных свойств: Учеб пособие / В.А.Гоберман, Л.А.Гоберман; МГУЛ - М. , 2002.- 322 с.- ISBN 5-8135-0413-8. Кол-во экземпляров: всего – 30.

5. Гоберман, В.А. Прикладные расчеты по теории и проектированию тягово-транспортных систем и процессов: Учеб. пособие в 2 – х. томах/ В.А.Гоберман, Л.А.Гоберман; МГУЛ - М. , 2006.- ISBN 5-8135-0313-7. Кол-во экземпляров: всего – 40.

6. Винокуров, В.Н. Система машин в лесном хозяйстве: Учеб. для вузов / В.Н.Винокуров - М. : Academia, 2004. – 318 с.

7. Котиков, В.М. Лесозаготовительные и трелевочные машины: Учеб. для образов. учрежд. нач. проф. образов. / В.М.Котиков – М. : Academia, 2004. – 331.

8. Колчин, А.И.Расчёт автомобильных и тракторных двигателей [Текст]/А.И.Колчин, В.П.Демидов. – М.: Высш.шк., 2002. – 496с.

 

Периодика

1. Журнал «Лесная промышленность».

2. Журнал «Автомобильная промышленность».

3. Журнал «Автомобильный транспорт».

4. Журнал «Тракторы и сельхозмашины».

5. Журнал «Деревообрабатывающая промышленность».

6.Журнал «Global Edge».

7. Журнал «Deрево.ru».

8. Журнал «Шпиндель».

 

Сайты

 

www.lesprom.ru www.ulp.perm.ru www.smz.atnet.ru www.wood.ru www.sinegorets.narod.ru www.projectservice.ru www.gnclpk.ru www.timberjack.com www.partekforest.com, www.woodbusiness.ru , www.gruzovik.ru.

 

 

Примерный перечень фирм – производителей машин и оборудования (для Интернет-анализа):

 

-TimberPro (США) - харвестеры, форвардеры, скидеры, валочно-пакетирующие машины, комбинированные машины;

-Quadco (Канада) - сучкорезно-раскряжёвочные установки;

-Barko (США) – погрузчики леса: колёсные самоходные погрузчики, гусеничные погрузчики, рельсовые погрузчики, стационарные погрузчики; колёсные мульчеры для расчистки просек;

-Tanguay (Канада) - колёсные самоходные погрузчики, стационарные погрузчики на рельсовом ходу;

FMI (Канада) – мульчеры гусеничные для расчистки просек, трасс, ЛЭП, магистральных нефтепроводов, линий отчуждения автомобильных и железных дорог;

-Kenworth (США) - лесовозы, самосвалы, седельные тягачи, щеповозы;
Поставка лесопильных технологических линий, обрабатывающего оборудования для производства изделий из дерева, топливных гранул, энергетических установок для получения тепловой энергии:

- Владимирский моторно-тракторный завод;

- Алтайский тракторный завод;

- Волгоградский тракторный завод;

- Липецкий тракторный завод;

- Минский тракторный завод;

- Омский завод транспортного машиностроения;

- Онежский тракторный завод;

- Петербургский тракторный завод;

- Харьковский тракторный завод;

- Чебоксарский завод промышленных тракторов;

- Челябинский тракторный завод - УРАЛТРАК;

 

Некоторые машины, применяющиеся в лесной промышленности

• Гусеничный трактор ТТ-4М
• Гусеничный трактор ТДТ-55А (ТДТ-55А-05)
• Трелевочный трактор "Онежец" ТЛТ-100
• Трактор ТЛТ-100А
• Трактор ТЛТ-100А-06 (ТЛТ-100А-04)
• Машина трелевочная бесчокерная ЛТ-187
• Машина трелевочная ЛТ-230
• Машина трелевочная бесчокерная ТЛК 4-01
• Машина трелевочная бесчокерная К-703МА-МЛ-56
• Машина трелевочная бесчокерная МЛ-107
• Трелевочный трактор ТБ-1М-15
• Сортиментовоз ТБ-1М-16
• Сортиментовоз "Онежец" ШЛК 6-04
• Сортиментовоз "Онежец" ТЛК 6-04
• Валочно-пакетирующая машина "Онежец" ТЛГ 3-12
• Трактор лесохозяйственный ЛХТ-100
• Манипулятор универсальный гидравлический МУГ-70В
• Манипулятор гидравлический модульный МГМ-40А
• Оборудование погрузочно-транспортное прицепное ОПТ-1
• Трактор лесохозяйственный ЛХТ-55
• Оборудование сортиментовозное ОС-4
• Оборудование трелевочное навесное ОТН-2
• Устройство подъемно-навесное заднее СНЛ-3
• Автомобиль-тягач лесовозный КрАЗ-64371
• Автомобиль-тягач лесовозный КрАЗ-64372
• Сортиментовоз КрАЗ-6133М6
• Погрузчик-штабелер ЛТ-72Б
• Машина валочно-пакетирующая ЛП60-01А
• Погрузчик челюстной ПЧ-1
• Машина валочно-трелевочная ВМ4Б
• Тягач лесовозный МАЗ-64255 (6*6)
• Тягач лесовозный МАЗ-5434 (4*4)
• Автомобиль-сортиментовоз МАЗ-6303-26 (6*4)
• Автомобильный двухосный прицеп-роспуск МАЗ-9008
• Автомобильный двухосный прицеп-сортиментовоз МАЗ-83781-20
• Автомобильный полуприцеп-сортиментовоз МАЗ-99864

 

Пыриков Павел Геннадьевич, Капустин Родион Петрович

 

 

Методические указания

к выполнению расчетно-графической работы

по дисциплине «Теория и конструкция машин и оборудования отрасли»

 

для студентов специальности 150405

«Машины и оборудование лесного комплекса»

 

Объем п.л., Формат 60 х 84 1/16 Тираж 25 экз. Заказ.

Брянская Государственная инженерно-технологическая академия.

Брянск, пр-т. Станке-Димитрова, 3