Условия эксплуатации машинной техники

Режим технологического обслуживания и др.

Уровни ресурсосбережения располагают в такой логической последовательности, чтобы экономия ресурсов на каждом дан­ном уровне дополняла результаты экономии ресурсов, получен­ные на предшествующих уровнях.

Таким образом, происходит сло­жение эффектов ресурсосбережения всех уровней.

Критериями оценки ресурсосбережения могут служить такие показатели, как

- удельная энергоемкость технологического процесса с законченным циклом производства,

-удельная металлоем­кость,

-финансовые, трудовые, сырьевые затраты (потери) на еди­ницу продукции.

Условия эксплуатации машин в лесном хозяйстве существенно отличаются от условий сельскохозяйственного производства и тем более от условий применения машинного оборудования в про­мышленности. Это необходимо учитывать как при разработке и создании машин, так и при организации эксплуатации машин­ной техники в производственных условиях.

Лесохозяйственное производство — специфическая отрасль на­родного хозяйства, имеющая свои особенности, которые суще­ственно сказываются на использовании техники при проведении лесовосстановительных, лесоводственных, лесозащитных, гидро­мелиоративных, противопожарных и других мероприятий.

Глав­ными особенностями являются следующие моменты:

1. Большие площади и протяженность территории лесохозяйственных предприятий, превышающие в десят­ки раз площади сельскохозяйственных производств, с большим разнообразием лесного фонда и слабой обеспеченностью дорож­ной сетью создает дополнительные сложности при организации эксплуатации МТП.

2. Объектами применения техники, как правило, являются пло­щади различной величины (в основном от 0,1 до 10,0 га), на ко­торых обрабатываемым материалом являются поверхностный слой почвы с травянистой растительностью, пнями и другими препят­ствиями, а также деревья различного возраста и размеров.

3. В связи с многолетним биологическим циклом выращивания леса, особенностями ведения лесного хозяйства и невозможности непрерывного выполнения всех операций технологического про­цесса с законченным циклом производства на объекте за один
заход техники создается большая пространственная разобщенность участков работ с расстоянием между ними от 0,5 до 5,0 км и более. В результате этого возникают частые переезды, перебазировки тех­ники с участка на участок, потеря времени на перегоны и сниже­ние наработки на механизмы.

4. Производственные процессы и технологические операции име­ют сезонность и в основном выполняются в определенные агролесотехнические сроки от (3 до 25 и более дней). Поэтому при ис­пользовании многих машин в течение года возникает пиковая потребность в них, ограниченная агросроками, и невостребованность в остальное время со всеми вытекающими из этого последствиями.

5. Производственные процессы осуществляются в основном в незащищенном от атмосферного воздействия и метеоусловий про­странстве, что оказывает непосредственное влияние на техноло­гический процесс и эксплуатацию техники.

6. Обрабатываемые лесохозяйственными машинами материалы (почва, растения и др.) подвержены изменениям под вли­янием биологических процессов и вследствие изменчивости метеорологических и почвенных условий. Это оказывает непосредственное влияние на энергоемкость машин, изменение сроков и качества работ и другие показатели.

7. Продолжительность различных технологических процессов с завершенным циклом производства в лесном хозяйстве не одина­ковая и составляет от нескольких дней до десятка лет. Она неред­ко сопровождается технологическими паузами-перерывами по
лесотехническим требованиям, что необходимо учитывать при организации использования техники.

8. Большинство технологических процессов многооперацион­ные, т. е. состоят из отличающихся между собой технологических операций, выполняющих различные по содержанию и времени функции общего процесса. Это требует обеспечения взаимоувя­занной работы различных машин при выполнении всех операций.

Эффективное использование машинной техники зависит не только от умелого выбора машин и комплектования МТА с оптимизацией режима их работы, но и от того, насколько правильно организовано выполнение каждой операции, включая подготовку рабочих участков для работы, а также от обоснования ресурсосберегающего способа движения агрегатов и др.

Машинно-тракторные агрегаты в процессе работы перемещаются по рабочему участку (полю, вырубке и другим категориям площадей), проходя за смену расстояния в десятки километров. При этом пройденный МТА путь состоит из рабочих и холостых (на поворотах) ходов с выключенными рабочими органами. Необходимо стремиться к тому, чтобы холостой путь МТА и друга потери времени смены были как можно меньше. Это позволяет сэкономить топливо и повысить производительность.

Способ движения МТА — это закономерная последовательность его перемещения по полю в процессе работы с циклично повто­ряющимися элементами: формой траектории с рабочими и холостыми ходами, видами и радиусами поворотов и др.

Кинематика МТА изучает способы движения мобильных агре­гатов с рабочими и холостыми ходами при выполнении технологических операций на участках работ.

Кинематика (от гр. kinematos — движение) — раздел механики изучающий геометрические свойства движения тел, условно принимаемых за точку, без учета их массы. При обосновании способов движения МТА, а также элементов подготовки участков к работе (ширины поворотных полос, загонов и др.) учитываются следующие показатели кинематической характеристики МТА: кинематический центр, кинематическая длина, длина выезда агрегата, радиус и центр поворота, ширины агрегата и др.

Значения этих показателей зависят от конструктивных особенностей трактора, рабочих машин, сцепки, состава и особенно­стей комплектования агрегата.

Кинематическим центром агрегата называется условная геомет­рическая точка Ц (рис. 15.1), траектория которой на плоскости движения (поверхности участка) имитирует траекторию движения МТА на поворотах и при выполнении рабочих ходов. Точка Ц для МТА с колесными тракторами с жесткой рамой определяется как проекция средины задней ведущей оси на плоскость движе­ния. Для МТА с тракторами, имеющими шарнирно-сочлененную раму, за кинематический центр принимается проекция на пло­скость движения центра шарнира рамы. У МТА с гусеничными тракторами проекция точки Ц на плоскость движения соответ­ствует точке пересечения диагоналей, проведенных через наруж­ные края гусениц.

Кинематической длиной агрегата /_к называется проекция рас­стояния от кинематического центра агрегата Ц до точки пересе­чения линии, перпендикулярной продольной оси трактора и про­ходящей через наиболее удаленные по ходу МТА окончания рабочих органов машин при прямолинейном движении. Кинематическая длина агрегата состоит из кинематических длин трактора, сцепки и рабочих машин.

Длиной выезда агрегата l называется расстояние, на котором перемещается центр агрегата Ц от контрольной линии (границы обрабатываемого участка) перед началом и в конце поворота по ходу МТА. Длина выезда агрегата, как правило, превышает кинематическую длину агрегата, так как необходимо дополнительной расстояние для вывода или ввода рабочих органов машины в режим холостого или рабочего хода:

l > l _к или l = е + l _к,

где е — дополнительный путь для вывода рабочих органов при выезде в режим холостого хода и для их ввода при въезде в режим рабочего хода.

Радиусом поворота агрегата R называется расстояние от кине­матического центра агрегата Ц до центра поворота на плоскости движения. Обычно центр агрегата при повороте МТА перемещается по дуге более сложной формы и изменяется как значение радиуса поворота, так и расположение центра поворота. В эксплуатационных расчетах принимают среднее значение радиуса поворота, допуская введение поправки на скорость МТА при повороте шириной агрегата В называется расстояние между наиболее удаленными внешними точками по ширине при прямолинейном движении агрегата.

Основные элементы кинематической характеристики мобиль­ного агрегата и рабочего участка:

Ц — кинематический центр агрегата; О — центр поворота; R — радиус поворота; /_к — кинематическая длина агрегата; е — дополнительный путь для вывода рабо­чих органов при выезде в режим холостого хода и для их ввода при въезде в режим рабочего хода; / — длина выезда агрегата; В — ширина агрегата; К — контрольная линия; Е — ширина поворотной полосы

Способы движения МТА и виды поворотов зависят от выполняемой работы, предъявляемых агролесотехнических требований, конструктивных особенностей рабочих машин, систем соединения с трактором и других факторов. Все способы движения МТА по направлению рабочих ходов подразделяются на три группы: гоновые, диагональные и круговые.

При гоновых способах движения МТА выполняет рабочие ход параллельно одной или двум сторонам рабочего участка или заго­на с холостыми поворотами на обоих его концах. На прямоуголь­ных участках с гоновым способом движения МТА наибольший эффект достигается при направлении рабочих ходов агре­гата по длинной стороне загона, та как в таких случаях уменьшается число поворотов.

Способы движения вразвал, всвал, чередова­ние по загонам являются основными при сплошной вспашке лемешными многокорпусными плугами при обработке почвы в лесных питомниках, защитном лесоразведении и приравненных к ним условиях.

Основное преимущество способа чередования по загонам с согласованной обработкой трех загонов состоит в умень­шении почти в два раза числа свальных гребней и развальных бо­розд по сравнению с движением только всвал или вразвал.

Комбинированный способ движения с беспетлевыми поворотами позволяет уменьшить величину поворотных полос, повысить качество вспашки, уменьшить число развальных борозд. Этот способ применяется при частичной широкополосной обра­ботке почвы для производства лесных культур, при защитном ле­соразведении и в условиях, где нежелательны петлевые повороты.

Ч е л н о ч н ы й способ движения наиболее эффективен для простых одномашинных высокоманевренных МТА при выполне­нии таких операций, как частичная обработка почвы на выруб­ках, гладкая вспашка оборотными плугами на небольших участ­ках лесных питомников, при применении посевных, лесопоса­дочных агрегатов и др.

Р е в е р с и в н ы й способ движения применяется при вы­полнении механизированных работ в особо сложных условиях (ле­соразведение на склонах и др.) при условии комплектования мо­бильных МТА с использованием тракторов, которые имеют фрон­тальные и задние навесные устройства для одновременного при­соединения рабочих машин, таких как плуги чел­ночные, горные лесопосадочные машины и др.

Д и а г о н а л ь н ы й способ д в и ж е н и я применяется с це­лью достижения лучшего качества работ при бороновании зубо­выми, дисковыми боронами, перекрестной междурядной культи­вации, когда рабочие ходы МТА необходимо выполнять под ост­рым или тупым углом к сторонам загона или к направлению, предшествующему обработке почвы.

П р и к р у г о в о м способе движения рабочие ходы со­вершаются без выключения рабочих органов вдоль всех четырех и более сторон рабочего участка. При этом круговые движения мо­гут быть направлены от периферии к центру и, наоборот, от цен­тра к периферии. В ряде случаев при изменении направления ра­бочего хода на угловых поворотах рабочие машины могут перево­диться и в нерабочее положение.

Движение МТА в процессе работы на участке состоит из рабо­чих ходов и поворотов. В зависимости от способа движения и типа МТА повороты могут совершаться как с выключенными, так и с включенными рабочими органами. При выборе вида поворота учи­тываются возможность его исполнения, а также следующие требо­вания: соблюдение условий техники безопасности; достижение наи­большей производительности МТА и наименьшего расхода топли­ва, оставление возможно меньшей ширины поворотной полосы.

Все основные виды поворотов, наиболее широко применяемые на практике, подразделяются на три группы: беспетлевые, петлевые, игольчатые.

Основное условие возможности выполнения беспетлевых поворотов — расстояние х между серединами двух смежных проходов МТА должно быть больше двух радиусов R поворота, т.е. x>2R.

Группу петлевых поворотов составляют более 20 видов поворотов, из которых наиболее часто применяются грушевидные, восьмеркообразные, односторонние, с закрытой петлей, а также только для навесных агрегатов — грибовидные с открытой петлей, грибовидные с закрытой петлей, с угловой петлей и др.

Игольчатые повороты применяются при реверсивном способе движения МТА с фронтальной и задней навеской рабочих машин.

Виды поворота оказывают непосредственное влияние на экономические показатели работы МТА и размер поворотного поле на рабочем участке. Холостые заезды при гоновом способе производятся на поворотных полосах, на концах го­нов.

Выбранный способ движения агрегатов должен обеспечивать выпол­нение агротехнических требований и наименьшую протяжённость холо­стых ходов.

При проведении работ на не раскорчёванных вырубках, на раскорче­ванных полосах и при посадке, посеве на сплошь обработанных участках чаще применяется челночный способ движения агрегатов. В этом случае рабочие ходы располагаются рядом и каждый ход имеет направление, про­тивоположное соседнему.

При сплошной обработке участков применя­ют способы движения всвал (движение начинается от центра загона), вразвал (движение начинается с правой стороны участка и переходит на левую сторону) и комбинированный способ движения. Оптимальная ширина загона C_oпт (м), при которой обеспечивается наименьшая протяжённость холостого хода (способы движения всвал и вразвал), рассчитывается по формуле:

где L - длина гона, м;

В - ширина захвата агрегата, м;

R - минимальный радиус поворота, м.

Способ поворота агрегата в значительной степени определяется спосо­бом движения агрегата, и при некоторых способах (всвал, вразвал) в процессе работы изменяется в соответствии с изменением расстояния между двумя за­ездами.

Ширина поворотной полосы Е (м) при беспетлевом способе движе­ния и при повороте со срезанной петлёй (грибовидный поворот) рассчиты­вается по формуле: Е= е + R + 0.5 В

где е - длина выезда агрегата (расстояние от центра агрегата до самых крайних рабочих органов машины), м.

Длина выезда агрегата е (м) характеризует длину, на которую необ­ходимо отвести центр агрегата для выведения рабочих органов машины на контрольную линию.

Она рассчитывается по формуле е = /_т+ / _м

где /_т - кинематическая длина трактора, м;

1_м – кинематическая (габаритная) длина машины, м;

R – наименьший радиус поворота,;

При подготовке лесных участков к работе для выполнения лесохозяйственных операций определяются следующие элементы его кинематической характеристики: общая и рабочая длин гона, ширина загона, ширина обрабатываемых полос, число последовательность обработки загонов и полос, ширина поворотных полос, положение контрольной линии и длины выезда МТА.

Виды поворотов машинно-тракторных агрегатов

I - петлевые на 180°: а - грушевидный; б - восьмеркообразныч грушевидный с выездом в сторону при малой ширине поворот полосы; г - грушевидный при работе на склонах; д - грибовидный с навесной машиной и удлиненным задним ходом; с - грибовидный с навесной машиной и укороченным задним ходом;

II - беспетлевые на 180°: а - по окружности; б - по дуге и с пробегом и поворотной полосы;

III - игольчатые (реверсивные); R_a - рп поворота агрегата; Е_п - ширина поворотной полосы; е – длина въезда и въезда агрегата; X - расстояние между серединами смежных проходов агрегата; В_а - ширина захвата агрегата; а - длина склона; 3.x. - движение задним ходом; 1 - длина пробега; S_x - л холостого поворота

Рабочим участком является общая площадь, большая часть которой подлежит непосредственной обработке, а меньшая часть используется в виде поворотных полос Е.

Общая длина участка определяется его размерами, а длина рабочего гона L_p ограничивается площадью обработки и составляет: L_p= L - 2E.

Рабочую длину гона мобильный МТА проходит в режиме ра­бочего хода, т. е. с включенными в работу рабочими органами ма­шины.

Поворотные полосы предназначены для осуществления вспо­могательной технологической функции, а именно холостых пово­ротов МТА с выключенными рабочими органами машин. Шири­на поворотной полосы зависит от состава МТА, определяющего радиус поворота R и длину выезда агрегата /, ширины агрегата В и условий безопасного поворота МТА.

В практических расчетах радиус поворота принимается:

-для прицепных агрегатов с зубовы­ми боронами со сцепкой — равным ширине агрегата; -с культиваторами, сеялками — от 0,7...0,8 ширины МТА, в зависимости от числа машин.

Для МТА с навес­ными рабочими машинами наименьший радиус по­ворота может быть принят равным конструктивному радиусу по­ворота трактора. При определении длины выезда агрегата /, состо­ящего из колесного трактора и навешанных сзади рабочих ма­шин, а также агрегатов с большим радиусом поворота принима­ют е = 0,1/_к.

Для агрегатов с прицепными машинами е = 0,5...0,75/_к.

В условиях лесовосстановления, лесовыращивания поворотные полосы длительное время (10...15 лет) практически остаются малопродуцирующими. В связи с растянутостью по времени проводимых технологи­ческих операций, начиная с обработки почвы для производства лесных культур и заканчивая проведением осветлений по форми­рованию нужного состава древостоя, поворотные полосы продол­жают выполнять свою основную функцию.

На рабочем участке обычно обозначаются контрольными линиями две поворотные полосы — в начале и конце рабочих ходов МТА. В конце рабочего хода L_p при выезде трактора на поворотную полосу Е, продолжающего прямолинейное движение, перевод рабочих органов в нерабочее положение производится, когда рабочие органы машины после­днего ряда достигнут контрольной линии, а поворот МТА начи­нается с момента выхода рабочих органов из почвы в нерабочее положение. По окончании поворота перед началом очередного рабочего хода рабочие органы переводятся в рабочее положение до подхода их первого ряда к контрольной линии, т.е. перевод рабочих органов машины в нерабочее положение и возвращение в рабочее положение осуществляются в зоне поворотной полосы Е.

Загоном называется часть рабочего участка. Длина загона равна общей длине участка. Деление рабочего участка на загоны произ­водится по ширине участка с целью улучшения организации вы­полнения работ и сокращения общей длины холостых ходов МТА па поворотных полосах.

Подготовка участка к выполнению технологических операций предусматривает решение ряда вопросов в следующей последовательности.

1. Уточнение конфигурации и размеров участка с составлением абриса. Определяются условия работы: рельеф и состояние поверхности участка, тип и удельное сопротивление почвы и др.

2. Обоснование направления движения МТА на участке.

Обычно направление движения принимается по длинной стороне гона.

Необходимо учитывать, что при коротких гонах увеличиваются холостые пробеги из-за лишних поворотов, а при очень длинных гонах (более 1000 м) усложняется обслуживание МТА при посадке, посеве леса.

3. Оптимизация способа движения МТА на участке с учетом соблюдения агролесотехнических требований и технических возможностей машин.

4. Обоснование вида поворотов при выполнении работы на участке, учитывая условия их выполнения, технические возможности, цикличность движения МТА и др.

5. Целесообразность деления участка на загоны с учетом его размеров и конфигурации, способов движения и сменной производительности МТА.

Оптимальная ширина загона В₃, м, опреде­ляется по выше приведенной формуле:

6.Определение мест заправки МТА посадочным материалом, семенами и т.д.

7. Определение оценочных показателей кинематики МТА на участке.

При проведении других лесохозяйственных мероприятий в подготовку участков для работы могут быть включены и другие виды работ исходя из требований системы машин и технологического процесса.