Розрахунково-графічна робота з дисципліни: Теорія, конструкція та
розрахунок лісотранспортних засобів
1. Технічні характеристики та загальний вигляди проектного та
порівняльного ЛТЗ
1.1. Лісовозні автомобілі
Рис. 1. Загальний вигляд автомобілів КрАЗ-255Б1 та ЗИЛ-131
Таблиця 1. Технічні характеристики автомобілів КрАЗ-255Б1 та ЗИЛ-131
№ Параметри Проектний автомобіль
КрАЗ-255Б1 Порівняльний автомобіль
ЗИЛ-131
1 Вантажопідйомність, кг 7500 3500
2 Допустима маса причепа, кг 10000 4000
3 Власна маса, кг 11690 6460
4 В т. ч. на передню вісь 5110 3200
5 В т. ч. на візок 6580 3560
6 Макс. швидкість, км/год 71 80
7 Розхід палива при 30-40 км/год, л/100 км 35 40
8 Двигун ЯМЗ-238, диз., V-под., 4-такт. ЗИЛ-131 карб., 4-такт., 8-цил.,
V-под., верхньоклапанний
9 Макс. потужність, кВт 176,5 при 2100 об/хв. 80,9 при 3200 об/хв
10 Макс. крутний момент, Н.м 882,6 при 1500 об/хв 402 при 1800-2000
об/хв
11 Зчеплення Дводискове сухе Однодискове сухе
12 Коробка передач ЯМЗ-236Н, 5-ступ. 5-ступенева
13 Роздавальна коробка 2-ступ. з міжосьовим диференціалом 2-ступенева
14 Головна передача Подвійна: пара коніч. та пара циліндр. шестерень
Подвійна: пара коніч. та пара циліндр. шестерень
15 Передавальні числа кор. пер. 5,26; 2,90; 1,52; 1,00; 0,66; З. Х. –
5,48 7,44; 4,10; 2,29; 1,47; 1,00; З. Х. – 7,09
16 Передавальні числа розд. кор. 2,28 і 1,23 2,27 і 1,16
17 Передавальне число гол. пер. 8,21 7,339
18 Розмір шин 1300х530 – 533 12,00 – 20
19 Маса шини, кг 152 82
20 Вантажопідйомність, кН 36 22
1 2 3 4
21 Номін. тиск повітря, МПа 0,35 0,42
22 Зовн. діаметр шими, мм 1280 1142
23 Ширина профілю шини, мм 525 335
24 Висота профілю шини, мм 330,75 301,5
25 Колія, м 2,16 1,82
26 База, м 5,3 3,975
27 Габаритна ширина, м 3 2,5
28 Переднє звисання автомобіля, м 1,045 1,207
1.2. Причіпні ланки (розпуски)
Рис. 2. Загальний вигляд розпуску ТМЗ-803: 1 – рама; 2 – підвіска; 3 –
вісь з колесами; 4 – дишло; 5 – коник
Таблиця 2. Технічні характеристики розпусків ТМЗ-803 та ТМЗ-802
№ Параметри Проектний розпуск ТМЗ-803 Порівняльний розпуск
ТМЗ-802
1 Кількість осей 2 2
2 Вантажопідйомність, кг 15000 8000
3 Власна маса, кг 3360 2456
4 Повна маса, кг 18360 10465
5 Довжина вантажу, мм 6500-30000 6500-30000
6 База, мм 1350 1200
7 Колія, мм 1920 1790
8 Висота навантаження, мм 1630 1530
9 Дорожній просвіт, мм 420 380
10 Кількість коліс 8 8
11 Розмір шин 12,00-20 260-20
12 Найб. швидкість автопоїзда, км/год 75 75
Рис. 3. Загальний вигляд розпуску ТМЗ-802
2. Екологічна оцінка і місце в технологічному процесі проектного ЛТЗ
Враховуючи, що крутизна схилів згідно завдання рівна 190, за довідковими
таблицями визначимо, що у нашому випадку має місце III категорія
пошкоджень, за якої екологія внаслідок грубого втручання людини зазнає
наступних пошкоджень, зведених у таблиці 3.
Таблиця 3. Розподіл пошкоджень за ступенем нанесення шкоди
№ Назва показника Розмірність Величина
Геомеханічні порушення
1 Домінуюча глибина пошкоджень м 0,3-0,7
2 Площа пошкодженої поверхні % 30-70
3 Об’єм знятого грунту м3 100-200
4 Ущільнення грунту % 40-50
5 Довжина волоків м/га 200-300
Грунтогідрологічні порушення
6 Об’єм змитого грунту м3 150-300
7 Пониження некапілярної шпаруватості % 5-15
8 Зменшення водопроникності % 40-80
9 Збільшення поверхневого стоку % 20-50
10 Збільшення каламутності води разів 10-30
Фітоценотичні порушення
11 Площа знищеного підросту % 40-60
12 Пониження зімкнутості підросту % 20-30
13 Втрати гумусу % 15-35
14 Збільшення тривалості природного відновлення разів 3-5
Для заданих в умові завдання технічних засобів лісозаготівлі
встановлено наступні умови: ширина лісосіки 200-300 м, площа лісосіки
30-70 га, спосіб головного рубання – вибірковий, ступінь ерозійності
грунтів – малостійкі.
3. Оцінка досконалості конструкції проектного та порівняльного ЛТЗ
Досконалість конструкції лісотранспортних засобів та їх відповідність
умовам експлуатації оцінюється за допомогою експлуатаційних
властивостей, таких як тягова динамічність, гальмівні властивості,
прохідність, маневровість, стійкість, плавність ходу і паливна
економічність.
3.1. Визначення питомої потужності ЛТЗ
Питома потужність визначається за формулою ([1], ст. 24):
, (3.1)
= 1,2;
= 1,7;
– коефіцієнт корисної дії трансмісії, рівний 0,85;
– коефіцієнт опору коченню ЛТЗ для доріг загального користування з
рівним удосконаленим покриттям, рівний 0,025;
– ухил, рівний для гірських доріг 0,030;
= 30 км /год.
Отже, для проектного автомобіля питома потужність дорівнює
.
Для порівняльного автомобіля питома потужність дорівнює
.
Питома потужність ДВЗ за тяговими властивостями визначається за
формулою:
, (3.2)
– максимальна ефективна потужність ДВЗ, для проектного автомобіля
рівна 176,5 кВт, для порівняльного – 80,9 кВт;
G – повна вага ЛТЗ, що визначається за формулою:
G = GT+Gрозп+ Gв , (3.3)
де GT – власна вага автомобіля;
Gрозп – вага розпуска;
Gв – рейсове навантаження.
Для проектного автомобіля повна вага рівна
G = 116900 + 33600 + 190000 = 340500 H = 34,05 т.
Для порівняльного автомобіля повна вага рівна
G = 64600 + 24560 + 190000 = 279160 H = 27,916 т.
Питома потужність ДВЗ за тяговими властивостями для проектного
автомобіля рівна:
кВт/т
Питома потужність ДВЗ за тяговими властивостями для порівняльного
автомобіля рівна:
кВт/т
, то двигуни жодного з автомобілів не забезпечують тяговим
властивостям у заданих умовах.
3.2. Визначення середньо-технічної швидкості
Середньо-технічна швидкість визначається за формулою:
, (3.4)
– коефіцієнт, що враховує середнє використання максимальної ефективної
потужності і інші фактори в еталонних дорожніх умовах, дорівнює 0,73;
– коефіцієнт, що враховує зміну середньо-технічної швидкості руху в
даних дорожніх умовах у порівнянні з дорожніми умовами, які взяті за
еталон, рівний 0,34;
=7,42 кВт/т;
– коефіцієнт опору коченню під час експлуатації ЛТЗ в еталонних
дорожніх умовах, береться рівним 0,019.
Отже, для проектного автомобіля середньо-технічна швидкість дорівнює:
км/год.
Для порівняльного автомобіля середньо-технічна швидкість дорівнює:
км/год.
3.3. Визначення максимальної сили тяги на гаку тягача
Максимальна сила тяги на гаку тягача визначається за формулою:
, (3.5)
– максимальний крутний момент, з таблиці 1 для проектного автомобіля
рівний 882,6 Н.м, для порівняльного – 402 Н.м;
– статичний радіус коліс, для проектного автомобіля за таблицею 1
рівний для проектного автомобіля 0,64 м, для порівняльного – 0,57 м;
Gт – вага тягача, для проектного автомобіля рівна 116900 Н, для
порівняльного – 64600 Н;
imax – максимальний ухил місцевості, згідно завдання рівний 0,19;
= 7,44.2,27.7,339 = 123,95.
Для проектного автомобіля максимальна сила тяги на гаку тягача рівна
Н.
Для порівняльного автомобіля максимальна сила тяги на гаку тягача рівна
Н.
3.4. Визначення гальмівного шляху ЛТЗ
Від ефективності дії гальм в значній мірі залежать швидкісні властивості
(динамічність) ЛТЗ, але в ще більшій мірі – безпека його руху. Гальмівні
властивості ЛТЗ оцінюють за довжиною гальмівного шляху і за величиною
сповільнення під час гальмування.
Гальмівний шлях ЛТЗ визначається за рівнянням
, (3.6)
де tспр – час спрацьовування гальмівного поводу і зростання гальмівного
зусилля на колесах ЛТЗ, рівний 0,2 с;
kе – коефіцієнт ефективності гальмування, який враховує ступінь
використання повної, теоретично можливої ефективності дії гальм і
дорівнює 1,85;
– коефіцієнт зчеплення шин з дорогою, приймаємо рівним 0,4;
– гальмівний коефіцієнт, що характеризує використання гальмівної ваги
ЛТЗ, рівний 1.
Отже, гальмівний шлях для проектного автомобіля рівний
м.
Гальмівний шлях для порівняльного автомобіля рівний
м.
3.5. Визначення величини гальмівного сповільнення
Величина гальмівного сповільнення визначається за формулою
, (3.7)
Для проектного та порівняльного автомобілів гальмівне сповільнення
дорівнює
м/с2
3.6. Визначення критерію прохідності ЛТЗ за Бабковим
Прохідність характеризується критерієм прохідності:
, (3.8)
де kзч – коефіцієнт зчіпної ваги;
– коефіцієнт зчеплення, рівний 0,45.
Для розрахунку коефіцієнта зчіпної ваги використовується рівність:
, (3.9)
де Gзч – повна вага ЛТЗ, що припадає на ведучі колеса, Н;
G – повна вага ЛТЗ.
Величина Gзч знаходиться за такою формулю:
, (3.10)
де Gрозп – вага розпуска, рівна для проектного варіанта 33600 Н, для
порівняльного – 24560 Н;
Gвант – величина рейсового навантаження, що дорівнює 190000 Н.
Підставивши відповідні величини у рівняння (3.9), отримаємо, що для
проектного автомобіля
Н.
Для порівняльного автомобіля
Н.
Отже, коефіцієнт зчіпної ваги для проектного автомобіля рівний:
.
Коефіцієнт зчіпної ваги для порівняльного автомобіля рівний:
.
Критерій прохідності для проектного автомобіля рівний
.
Критерій прохідності для порівняльного автомобіля рівний
.
Умова прохідності виконується, оскільки умова (3.8) задовільняється як
для проектного, так і для порівняльного автомобілів.
3.7. Визначення максимального динамічного фактора
Максимальна величина динамічного фактору на нищій передачі визначається
за формулою
, (3.11)
– динамічний радіус, який прирівнюється до статичного.
hµ
gd4jT
gdµ
Z
\
`
?
?
c
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
ju
jy
je
Для проектного автомобіля максимальна величина динамічного фактору
дорівнює
.
Для порівняльного автомобіля максимальна величина динамічного фактору
дорівнює
.
як для проектного, так і для порівняльного автомобілів.
3.8. Визначення питомого тиску шин на грунт
Питомий тиск шин на опорну поверхню обчислюється за формулою
, (3.12)
– тиск повітря в шині.
Для проектного автомобіля питомий тиск шин на опорну поверхню рівний
МПа.
Для порівняльного автомобіля питомий тиск шин на опорну поверхню рівний
МПа.
Для проектного розпуска питомий тиск шин на опорну поверхню рівний
МПа.
Для порівняльного розпуска питомий тиск шин на опорну поверхню рівний
МПа.
3.9. Визначення ступеня співпадання
Ступінь співпадіння слідів передніх і задніх коліс тягача виражається в
такому вигляді:
, (3.13)
де (с – коефіцієнт співпадіння слідів;
а – ширина сліду за переднім колесом тягача;
b – ширина сліду після проходження переднього і заднього коліс тягача.
Ступінь співпадіння слідів коліс тягача і причіпної ланки:
, (3.14)
де c – ширина сліду після проходження коліс тягача і причіпної ланки.
Оскільки у проектованого та порівняльного автомобілів передні та задні
колеса мають однакову колію, то ступінь співпадіння слідів передніх і
задніх коліс тягачів рівний одиниці.
Ступінь співпадіння слідів коліс тягача і причіпної ланки проектного
автомобіля дорівнює:
.
Ступінь співпадіння слідів коліс тягача і причіпної ланки порівняльного
автомобіля дорівнює:
.
3.10. Визначення маневровості ЛТЗ
Під маневреністю розуміють пристосування ЛТЗ до здійснення поворотів і
розворотів на мінімальній площі. Найбільш характерними параметрами, які
оцінюють маневреві властивості лісовозного ЛТЗ, є мінімальний радіус
повороту по колії зовнішнього переднього колеса ЛТЗ і габаритна смуга
руху (ГСР) ЛТЗ. Під ГСР розуміють площу опорної поверхні, обмежену
проекціями на неї крайніх габаритних точок ланок ЛТЗ під час його руху
по круговій траекторії (з постійним радіусом). ГСР уявляє собою
кільцеву смугу, розділену траєкторією середньої точки заднього моста
тягача (основною траєкторією) на дві нерівні частини – зовнішню Bз і
внутрішню Bвн складові:
ГРС = Bз + Bвн . (3.15)
Ширина зовнішньої складової ГСР визначається за формулою:
, (3.16)
де R0 – мінімальний радіус повороту автомобіля, для проектного
автомобіля рівний 13,5 м, для порівняльного – 11,2 м;
L0 – база автомобіля, для проектного автомобіля рівна 5,3 м, для
порівняльного – 3,975 м;
B0 – габаритна ширина автомобіля, для проектного автомобіля рівна 3 м,
для порівняльного – 2,5 м;
С0 – переднє звисання автомобіля, для проектного автомобіля рівна 1,045
м, для порівняльного – 1,207 м.
Підставивши відповідні значення у рівняння (3.16), отримаємо, що для
проектного автомобіля ширина зовнішньої складової ГСР рівна:
м.
Для порівняльного автомобіля ширина зовнішньої складової ГСР дорівнює:
м.
Ширина внутрішньої складової ГСР визначається за формулою:
, (3.17)
де Ск – зсув траекторії середини ходової осі задньої кінематичної ланки
ЛТЗ, визначається за формулою:
, (3.18)
де С1 – задане заднє звисання буксирного пристрою автомобіля;
С2 – заднє звисання причіпної кінематичної ланки ЛТЗ;
U – конструктивний коефіцієнт, який залежить від співвідношення
геометричних параметрів причіпних ланок;
L1 – база першої причіпної кінематичної ланки, для проектного ЛТЗ рівна
1,35 м, для порівняльного – 1,2 м;
Значення параметрів С1, С2 та U виберемо з таблиці 4.3 [1]: С1 = 0, С2
= 0,
U = 1. Підставивши відповідні значення у рівняння (3.18) отримаємо, що
для проектного ЛТЗ ширина внутрішньої складової ГСР дорівнює:
.
Для порівняльного ЛТЗ ширина внутрішньої складової ГСР дорівнює:
.
Ширина внутрішньої складової ГСР для проектного ЛТЗ дорівнює:
.
Ширина внутрішньої складової ГСР для порівняльного ЛТЗ дорівнює:
.
Тоді ГСР для проектного автомобіля дорівнює:
ГРС = 2,79 + 1,568 = 4,358 м.
ГСР для порівняльного автомобіля дорівнює:
ГРС = 2,28 + 1,314 = 3,594 м.
3.11. Визначення стійкості ЛТЗ
Під стійкістю ЛТЗ розуміють його здатність рухатися по дорозі без
бокового ковзання, перекидання або відхилення від заданого напрямку
руху. Як критерії стійкості ЛТЗ, а також окремих його елементів –
тягових і причіпних ланок використовують максимальні (критичні)
швидкості руху за умовами поперечного ковзання і перекидання, коефіцієнт
поперечної стійкості, критичний кут схилу і інші вимірники.
Величина коефіцієнта поперечної стійкості тягача з розпуском може бути
визначена за виразом:
, (3.19)
де k1 – коефіцієнт, який враховує можливе поперечне зміщення центру ваги
пакету деревини від його поздовжньої осі в разі нерівномірного
завантаження транспортного засобу; приймаємо рівним 0,85;
k2 – коефіцієнт, який враховує поперечний нахил транспортного засобу,
зумовлений еластичністю підвісів і шин; приймаємо рівним 0,9;
В – найбільша колія ЛТЗ, для проектного ЛТЗ рівна 2,16 м, для
порівняльного ЛТЗ рівна 1,82 м;
h – висота центру ваги транспортного засобу, яка визначається за
формулою:
, (3.20)
де hТ – координата центра ваги порожнього тягача, для проектного
автомобіля дорівнює 1,106 м, для порівняльного автомобіля – 1,165 м;
hрозп – координата центра ваги розпуска;
hвант – координата центра ваги висоти навантаження.
Величина координати центра ваги розпуска визначається за формулою:
, (3.21)
де hН – висота навантаження, для проектного розпуска рівна 1,63 м, для
порівняльного – 1,53 м.
Для проектного розпуска координата центра ваги дорівнює:
м.
Для порівняльного розпуска координата центра ваги дорівнює:
м.
Значення координати центра ваги висоти навантаження визначається за
наступною формулою:
, (3.22)
де hст – висота стояка, рівна 2 м.
Для проектного автомобіля координата центра ваги висоти навантаження
дорівнює:
м.
Для порівняльного автомобіля координата центра ваги висоти навантаження
дорівнює:
м.
Отже, висота центру ваги проектованого транспортного засобу дорівнює:
м.
Висота центру ваги порівняльного транспортного засобу дорівнює:
м.
Коефіцієнт поперечної стійкості проектного тягача з розпуском рівний:
.
Коефіцієнт поперечної стійкості порівняльного тягача з розпуском рівний:
.
забезпечується тільки проектним тягачем з розпуском.
3.12. Визначення максимальних швидкості руху за умови перекидання
Максимальна швидкість руху стовбуровоза з умови перекидання визначається
за формулою:
. (3.23)
Підставивши відповідні значення у рівняння (3.23), отримаємо, що для
проектного ЛТЗ максимальна швидкість руху стовбуровоза з умови
перекидання дорівнює:
км/год.
Для порівняльного ЛТЗ максимальна швидкість руху стовбуровоза з умови
перекидання дорівнює:
км/год.
3.13. Визначення максимальної швидкості руху за умови максимального
ковзання
Максимальна швидкість руху ЛТЗ за умови поперечного ковзання
визначається на основі виразу:
. (3.24)
– коефіцієнт бокового зчеплення шини з дорогою, для сухої дороги (( =
0,5.
Отже, для проектного варіанта ЛТЗ максимальна швидкість руху за умови
поперечного ковзання дорівнює:
км/год.
Для порівняльного варіанта ЛТЗ максимальна швидкість руху за умови
поперечного ковзання дорівнює:
км/год.
ВИСНОВКИ
В порівнянні з проектним автомобілем КрАЗ-255Б1 порівняльний автомобіль
ЗИЛ-131 має менші вантажопідйомність, власну масу, максимальну
потужність, але водночас більші максимальну швидкість та розхід палива.
Проектний розпуск ТМЗ-803 в порівнянні з роспуском ТМЗ-802 має більші
вантажопідйомність, власну масу, висоту навантаження, габаритні розміри.
Внаслідок виконуваних робіт лісотранспортними засобами за заданих умов
екологія зазнає мінімальних пошкоджень.
В результаті визначення питомої потужності ДВЗ ЛТЗ встановлено, що
двигун жодного із запропонованих ЛТЗ за заданих умов, не буде
забезпечувати тягові властивості.
Середньо-технічна швидкість для проектного та порівняльного варіантів
ЛТЗ майже однакова, у порівняльного ЛТЗ вона більша за середньо-технічну
швидкість проектного ЛТЗ на 0,82 км/год.
Максимальна сила тяги на гаку тягача для проектного автомобіля в півтора
рази більша, ніж максимальна сила тяги на гаку тягача для порівняльного
автомобіля. Це пояснюється тим, що у проектного автомобіля КрАЗ-255Б1
максимальний крутний момент у два рази більший від максимального
крутного момента у порівняльного автомобіля ЗИЛ-131.
Гальмівний шлях та гальмівне сповільнення обох ЛТЗ задовольняє вимогам
ДАІ щодо максимально можливого шляху гальмування та гальмівного
сповільнення.
Умова прохідності в заданих умовах виконується як для проектного, так і
для порівняльного автомобілів. Але прохідність у проектного автомобіля
КрАЗ-255Б1 є кращою, оскільки для цього автомобіля значення
максимального динамічного фактора є більшим, ніж у порівняльного
автомобіля ЗИЛ-131.
Кращою маневровістю володіє порівняльний автомобіль, скільки габаритна
смуга руху у нього є меншою, ніж у проектного автомобіля.
Максимальна швидкість руху проектного ЛТЗ з умови перекидання та за
умови поперечного ковзання є приблизно на 25% більшою від максимальної
швидкості руху порівняльного ЛТЗ.
Власні частоти коливань підресореної ланки проектного та порівняльного
ЛТЗ над і-ю віссю є меншими від допустимої величини частоти коливань,
безпечної для здоров’я людини. Отже, рух на даних лісотранспортних
засобах за критерієм частоти коливання, є безпечним для життя.
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
Библюк Н. І., Герис М. І. Загальне компонування лісотранспортних
засобів. Методичні вказівки. Львів:УкрДЛТУ, 2002. – 74 с.
Закин Я. Х., Щукин М. М., Марголис С. Я., Ширяев П. П., Андреев А. С.
Конструкции и расчет автомобильных поездов. – Ленинград:
“Машиностроение”, 1968. – 332 с.
Білик Б. В., Адамовський М. Г. Теорія самохідних лісових машин: Навч.
Посібник. – Київ-Львів: ІЗМН, 1998. – 208 с.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
