Обоснование параметров ударных рабочих органов машины для удаления пней

• Автор: Батищев, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.21.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 185 с. : ил.

Введение

1 Состояние вопроса, цель и задачи исследований

1.1 Анализ существующих технологий удаления пней на вырубках

1.2 Анализ конструкций машин для удаления пней

1.3 Анализ исследований процессов удаления пней

1.4 Выводы. Цель и задачи исследований

2 Теоретическое исследование ударного рабочего органа машины для удаления пней

2.1 Методика моделирования процесса взаимодействия ударного рабочего органа с пнем

2.1.1 Модель рабочего процесса ударного рабочего органа с шаровым ударником

2.1.2 Особенности моделирования движения шарового ударника

2.1.3 Взаимодействие ударного рабочего органа с пнем

2.1.4 Моделирование рабочего процесса ударного рабочего органа с добивающим элементом
2.1.5 Программная реализация математической модели взаимодействия ударного рабочего органа с пнем
2.1.6 Особенности проведения компьютерного эксперимента
2.1.7 Входные параметры и выходные характеристики математической модели
2.2 Теоретическое исследование ударного рабочего органа с шаровым ударником
2.2.1 Методика теоретического исследования
2.2.2 Базовый компьютерный эксперимент с типичными значениями входных параметров
2.2.3 Результаты исследования рабочего процесса ударного рабочего органа с шаровым ударником
2.2.3.1 Момент инерции рубящего элемента
2.2.3.2 Масса шарового ударника
2.2.3.3 Частота вращения
2.2.3.4 Ударная вязкость древесины
2.2.3.5 Жесткость удара шара
2.3 Исследование ударного рабочего органа с добивающим элементом
2.3.1 Соотношение масс рубящего и добивающего элементов
2.3.2 Расстояние между рубящим и добивающим элементами
2.3.3 Параметры упругой подвески рубящего элемента
2.3.4 Параметры упругой подвески между рубящим и добивающим элементами
2.3.5 Параметры ударной пары между рубящим и добивающим элементами
2.3.6 Частота вращения вала
2.3.7 Параметры взаимодействия рубящего элемента с пнем
2.3.8 Геометрические параметры пня
2.4 Оптимизация параметров ударного рабочего органа
2.4.1 Особенности решения задачи оптимизации
2.4.2 Оптимизация параметров ударного рабочего органа
2.5 Выводы
3 Программа и методика экспериментальных исследований
3.1 Объект экспериментального исследования и условия проведения лабораторных экспериментов
3.1.1 Ударный рабочий орган для лабораторного исследования
3.1.2 Оборудование, использованное в экспериментальных исследованиях
3.1.3 Алгоритм проведения эксперимента
3.2 Планирование многофакторного эксперимента
3.2.1 Оптимизационная постановка задачи на эксперимент
3.2.2 Входные факторы эксперимента
3.2.3 Выходные характеристики эксперимента
3.2.4 Выбор наиболее эффективной программы экспериментального исследования
3.2.5 Планирование оптимизационного эксперимента
3.3 Методика экспериментальных исследований
3.4 Статистическая обработка результатов эксперимента
3.5 Выводы
4 Результаты экспериментальных исследований
4.1 Результаты базового эксперимента
4.2 Оптимизация основных параметров ударного рабочего органа
4.3 Влияние основных параметров ударного рабочего органа на его эффективность
4.3.1 Частота вращения
4.3.2 Скорость подачи ударного рабочего органа
4.3.3 Момент инерции добивающего элемента
4.3.4 Параметры упругой подвески между рубящим и добивающим элементами
4.3.5 Порода древесины
4.3.6 Угол заточки ножа механизма
4.4 Выводы ,
5 Техникоэкономическое обоснование экспериментального рабочего органа машины для удаления пней
5.1 Оценка работоспособности экспериментального образца рабочего ор1ана
в лесных условиях
5.2 Экономическая эффективность применения машины с новым рабочим органом
5.3 Выводы
Общие выводы и рекомендации
Список использованных источников


ЕэСв и кустарников большой расход химических препаратов и высокая стоимость обработки при использовании наземных средств опрыскивателей зависимость от метеорологических условий необходимость проводить обработку только в определенные периоды года , , , . В основе корчевания лежит прием удаления пня без предварительного его разрушения. Различные способы корчевки поразному влияют на структуру и состояние пахотного горизонта лесосеки, что имеет большое значение для лесоразведения. При использовании достаточно мощных корчевальных машин на удаление пня затрачивается меньше времени, крупные корни извлекаются из почвы вместе с пнем, что облегчает дальнейшую обработку почвы. Поэтому в практике лесного хозяйства в основном производится корчевание с помощью машин и орудий. Однако корчевание пней требует значительных энергозатраты. Величина усилия, необходимого для нарушения связи корневой системы с грунтом и для разрыва корней пня, зависит от породы дерева, давности рубки, размеров пня, влажности грунта, близости фунтовых вод, подготовки пня. Размеры пней, их количество, давность вырубки деревьев в значительной степени влияют на производительность и качество выполнения корчевки и удаления с участка. Древесные породы со стелящейся поверхностной корневой системой ель, пихта, осина, ольха требуют наименьших усилий. Породы с центральным стержневым корнем, глубоко уходящим в почву дуб, лиственница, сосна корчуются особенно тяжело , , . Па расчистке лесных площадей от пней и порубочных остатков за рубежом находят применение катковые рабочие органы, на поверхности которых жестко закреплены режущие элементы. Машины такого типа работают1 по принципу вдавливания порубочных остатков и пней в почву. Отличительной особенностью этого способа является малая скорость резания и чрезмерное уплотнение почвы , . Для повышения производительности лесовосстановления и снижения эрозии почв на вырубках применяют способ, позволяющий срезать или измельчать пни приблизительно на уровне почвы. Надземную часть пня удаляют способом пиления, фрезерования, дробления или силового резания плоскими и клиновыми ножами рисунок 1. Пиление дисковыми рабочими органами чаще всего применяются для срезания кустарника и мелколесья рисунок 1. При понижении крупных пней бывают заклинивание и поломки пильного аппарата. Способ бесстружечного резания, осуществляется пассивными режущими органами рисунок 1. Ножи пассивного типа используются для удаления кустарника и пней малого диаметра. Ножи с силовым приводом используют для срезания пней и деревьев более крупного диаметра, а так же разделения хлыстов на сортименты. Бесстружечное резание преимущественно применяется для срезания пней мягколиственных и хвойных пород и пней ограниченного диаметра. При понижении дубовых пней среднего диаметра до 0,4 м усилие на срезание превышает 0 кН. Рисунок 1. Способы измельчения пней, на наш взгляд, более перспективные, так как позволяют понижать пни различных пород и любого диаметра. Фрезерование коническим рабочим органом с торца пня осуществляется ниже уровня почвы рисунок 1. Одним из способов является измельчение пня сбоку коническим органом до уровня ПОЧВЫ рисунок 1. Пни корчуют прямой тягой трактора, выкручиванием, выдергиванием или комбинированным воздействием зубчатых, рычажных и роторных рабочих органов. Пни, расположенные на склонах, болотистых почвах и других труднодоступных местах зачаливают тросом и корчуют прямой тягой трактора или лебедкой. Запрокидывание пня осуществи я егся различными машинами и орудиями, которые по тину рабочего органа можно разделить на рычажные, роторные и жесткие. В устройствах с жестким рабочим органом зубья клыки жестко закреплены на массивном Побразном брусе скобе, навешенном на фактор с возможностью подъема гидроцилиндрами. Корчевание пня осуществляется в результате прямого толкающего воздействия зубьев на пень, обеспечивающегося движителем трактора . Недостатками этих устройств является то, что трактор испытывает большие динамические нафузки, а также невозможность удаление крупных диаметром более 0,2 м пней, изза офаниченного усилия развиваемого движителем. Например, корчевательный афегат МИ8 рисунок 1. Т0 класса тяги кН удаляет пни диамефом до 0, м. Корчевательсобиратель МП2В рисунок 1.