Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Задача 1. Расчет мощности двигателя и производительности валки деревьев моторными инструментами

Исходные данные для расчета приведены в табл. 1. Варианты задачи выбираются по последней цифре номера зачетной книжки.

Мощность двигателя цепной пилы расходуется на пиление, трение пильной цепи о шину и преодоление сопротивлений при передаче вращения от вала двигателя к ведущей звездочке.

Для определения мощности двигателя составляется расчетная схема (рис. 1). Определение потребной мощности двигателя выполняется в следующей последовательности.

Методом обхода по контуру пильной шины определяется натяжение пильной цепи в точках 0 – 3.

Минимальное натяжение пильная цепь имеет в точке 0 (место сбега ее с ведущей звездочки). В этом месте цепь испытывает только монтажное натяжение (Zм). Оно должно быть таким, чтобы цепь плавно облегала шину.

Монтажное натяжение (Z0=Zм) 1 ветви пильной цепи для мелкозвенных цепей используемых на переносных моторных инструментов находится в пределах 150 … 200 Н, для крупнозвенных цепей валочных машин 200 … 400 Н.

 
 

Рис. 1 Схема для расчета мощности двигателя цепных пил

 

Натяжение в точке 1 составит:

(1)

где: q – вес одного погонного метра цепи (характеристики пильных цепей даны в приложении, табл. П 1), Н; l – длина пильной шины по осям звездочек (берется из задания), м; m ‑ коэффициент трения цепи о шину (0,15 … 0,20).

Натяжение в точке 2 увеличивается за счет трения в шарнирах цепи и сил трения в подшипниках ведомой звездочки:

(2)

На участке 2 – 3 цепь находится под воздействием собственной силы тяжести, трения о шину, усилия подачи и усилия отжима. Следовательно, в месте набегания цепи на ведущую звездочку натяжение будет максимально и равно:

(3)

Сила резания при пилении определяется как:

, (4)

где: к – удельная работа резания древесины, Дж/м3; в – ширина пропила, м; Н – высота пропила, м; U – скорость подачи (надвигания) пилы, м/с; V – скорость резания, м/с.

Высотой пропила называется проекция длины пропила на плоскость перпендикулярную направлению подачи, поскольку при поперечной распиловке круглого леса высота пропила меняется от нуля до диаметра в месте пропила и опять до нуля, с учетом способности двигателя на кратковременную перегрузку, высота пропила определяется как:

(5)

где: d – диаметр дерева в месте среза, м.

Диаметр дерева в месте среза может быть определен по эмпирическим зависимостям, установленным для основных лесообразующих пород древесины:

Сосна: 1,2d1,3+0,2= d

Ель: 1,1d1,3+3,6= d

Береза: 1,21d1,3‑3,4= d

Осина: 1,11d1,3+5,3= d

где: d1,3 – диаметр дерева на высоте 1,3 метра от земли (диаметр на высоте груди), подставляется в уравнения в сантиметрах, соответственно d также получается в сантиметрах.

Удельная работа резания при пилении определяется как:

(6)

где: к0 основное значение удельной работы, Дж/м3.

Значения поправочных коэффициентов ап – на породу; аw – на влажность древесины; аз – на затупление зубьев цепи в зависимости от числа часов работы, (приложение табл. П.2, П.3, П.4). Величина аt – при положительных температурах воздуха принимается равным 1,0, а при отрицательных определяется по следующей формуле:

(7)

где: Т – абсолютное значение отрицательной температуры, °С.

Величину основного значения удельной работы резания, которая зависит от величины подачи на зуб (Uz) и ширины пропила (в) можно определить по формуле:

, (8)

 
 

или по графику, построенному по результатам расчета формулы (8), рис. 2.

Рис. 2 Графики основных значений удельной работы резания к0=f(Uz, в) при поперечной распиловке воздушно сухой сосны острой круглой пилой (сплошные линии) и цепной пилой (пунктир)

 

Скорость надвигания (подачи) определяется по требуемой производительности чистого пиления:

, (9)

где: Пч.п. – производительность чистого пиления, м2/с (берется из задания).

Величина подачи на зуб определяется из кинематического соотношения при пилении:

(10)

где: t – шаг цепи по одноименным (правым или левым) зубьям, мм, для цепей типа ПЦУ определяется как:

t=tц (11)

tц – шаг цепи по заклепкам (берется из марки цепи).

Усилие подачи (надвигания) пропорционально силе отжима. В зависимости от остроты зубьев можно принимать Рu=(0,7 … 1,0)Рр. Для острых цепей Рu меньше, а для затупленных больше.

Окружное усилие на ведущей звездочке пильной цепи можно определить как:

. (12)

Мощность, затрачиваемая на пиление и преодоление всех сопротивлений определяется по формуле (кВт):

(13)

где h ‑ общий КПД передачи от двигателя на пильную цепь (0,85…0,9).

Мощность двигателя внутреннего сгорания выбирается с учетом его перегрузочной способности:

(14)

где: Кс – коэффициент перегрузочной способности двигателя (1,25).

Часовая производительность операции валки деревьев бензиномоторной пилой может быть определена как:

(15)

где: Vх – средний объем хлыста, м3; К1 – коэффициент, учитывающий увеличение площади пропила за счет выполнения подпила (1,15 … 1,25); j3 – коэффициент использования производительности чистого пиления (0,6); Кс – коэффициент, учитывающий время сталкивания дерева с пня, переходы от дерева к дереву и подготовку рабочего места, принимается в зависимости от среднего объема хлыста и количества рабочих (валка одним рабочим или с помощником – выбирается самостоятельно), берется из приложения П.5.

Объем хлыста определяется как:

, (16)

где: lх – длина хлыста, м; Кф – коэффициент, учитывающий форму ствола. Средние значения Кф могут быть приняты: для сосны – 0,60; ели – 0,65; березы – 0,55; осины – 0,56.

Длина хлыста примерно может быть определена по формуле:

, (17)

где: а и n – коэффициенты, зависящие от породы дерева. При среднем диаметре ствола до 0,4 м, их средние значения могут быть приняты: для сосны а=10,5, n=25; для ели а=8,25, n=43; для березы а=10,5, n=25; для осины а=9,5, n=25; b – класс бонитета (берется из задания).

Производительность пилы в смену определяется по формуле:

(18)

 

где: Тсм – продолжительность смены (принимается 8 часов); j2 – коэффициент использования рабочего времени (0,85 … 0,9).

 

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-15; Просмотров: 198; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! (0.081 с.) Главная | Обратная связь