Проектирование кустореза на базе гусеничного трактора Т-170

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Земляным работам в строительстве, как правило, предшествуют подготовительные работы. Подготовительные работы включают:

очистку будущей строительной площадки от леса и кустарников,

вывозку древесины, корчевку и уборку пней, удаление валунов,

устройство временных дорог и мостов через естественные и искусственные препятствия,

понижение уровня грунтовых вод и т. п.

При разработке грунтов к подготовительным работам относят предварительное рыхление прочных и мерзлых грунтов рыхлителями или зарядами взрывчатых веществ, закладываемых в пробуренные скважины (шпуры). Растительный слой грунта (почва) следует удалить и сохранить для рекультивации. Кроме того, трещиноватые скальные, полускальные и замерзшие грунты, а в отдельных случаях и просто плотные грунты, чтобы их можно было разрабатывать машинами не в ущерб производительности, разрыхляют. Для механизации этих работ применяют различные строительные и специальные машины, из которых ниже будут рассмотрены кусторезы.

Для удаления деревьев применяются древовалы или бульдозеры.

Древовал специальной толкающей рамой наклоняет дерево, а затем отвалом поддевает его корневую систему, выворачивая вместе с корнем. То же самое выполняет и бульдозер, отвал которого для наклона дерева поднимается на максимальную высоту.

Мелколесье с диаметром ствола до 10-15 см и кустарник удаляются (срезаются) ножом кустореза на уровне поверхности грунта. Корневая система после этого удаляется корчевателем или рыхлителем.

Кусторезы являются навесным оборудованием, смонтированным в основном на гусеничных тракторах. Кусторезы применяют для срезки кустарника и мелколесья при расчистке дорожных трасс. По конструкции рабочего органа кусторезы бывают с пассивным и активным рабочим органом. Пассивным рабочим органом является навешиваемый спереди отвал клинообразной формы. В качестве активных рабочих органов используют режущие аппараты типа горизонтальных дисковых фрез. ГОСТ 7655 - 75 [1] предусмотрен выпуск трех типоразмеров кусторезов с пассивным рабочим органом на гусеничных тракторах тягового класса 3, 4 и 10.

Основным недостатком в работе в работе кустореза с пассивным рабочим органом является малая производительность, за счет большого времени цикла, которое обусловлено малой маневренностью, что отражается на времени разворота. Это условие также не позволяет работать кусторезу в стесненных условиях. В настоящее время роста больших городов на ряду со строительством новых современных сооружений гражданского и промышленного назначения производится освоение заброшенных стройплощадок, а также при расчистке полосы отвода дорог при их уширении, реконструкции либо благоустройстве и т.д. , где нежелательным является срезание большого слоя почвы (как при разработке бульдозером), которые в свою очередь засорены кустарником. Поэтому использование кусторезов в вышеупомянутых условиях будет на мой взгляд наиболее рациональным как с экономической, так и с технологической точки зрения.

Целью дипломного проекта является проектирование кустореза на базе гусеничного трактора Т-170.



1. Анализ научно-технической и патентной литературы по теме дипломного проекта

Целью данного анализа является изучение современных конструкций гусеничных тракторов, которые будут являться базами для навешивания кусторезного оборудования; изучение конструкций применяемых кусторезов и выбор наиболее рациональную для расчистки закустаренных участков; изучение конструкций рам для навешивания кусторезных рабочих органов.

Работы по удалению и уничтожению древесно-кустарниковой растительности выполняют: срезкой, корчеванием и сгребанием, запашкой и фрезерованием вместе с почвой.

Выбор способа очистки поверхности вновь осваиваемых земель зависит от размеров и пней, степени закустаренности и пенистости, почвенных условий. При этом необходимо максимально сохранять гумусовый горизонт и удалить срезанную древесную массу с осваиваемого участка.

Технологические схемы освоения и типы машин выбирают в соответствие с техническими требованиями и назначением осваиваемых земель при минимальных затратах труда и стоимости работ.

Участки, покрытые кустарником и мелколесьем с максимальным диаметром у прикорневой шейки до 15 см следует осваивать с применением кусторезов и кустарниковых грабель.

Для срезки кустарника и мелколесья применяют кусторезы пассивного и активного действия, а в зимних условиях - бульдозеры. Кусторезы агрегатируются с гусеничными тракторами класса 3 и 6 т. с. общего назначения и специальными болотными тракторами.

Кусторезы классифицируются: по принципу действия рабочего органа на пассивные и активные; по способу агрегатирования (передвижения) на прицепные и навесные; по типу управления рабочим органом на канатные и гидравлические.[1]

Пассивный рабочий орган выполнен в виде клинового отвала (рисунок 1.1, а). Активные рабочие органы имеют различное конструктивное исполнение и выполнены в виде пил или фрез (рисунок 1.1, б, г), ножей косилочного типа (рисунок 1.1, в), вращающихся дисков с ножами (рисунок 1.1, д), вращающихся на гибкой связи (рисунок 1.1, е).

Отвальный кусторез состоит из косопоставленного отвала с одной отвальной поверхностью (рисунок 1.2, а) или симметричного относительно продольной оси отвала с двумя отвальными поверхностями (рисунок 1.2, б), образующими в плане треугольник, обращенный вершиной вперед. Ножевая система отвала оснащена сменными ножами с гладкой или пилообразной режущей кромкой. Выступающая вперед часть режущей кромки усилена массивным литым или кованым выступом, называемым колуном. Над отвалом устанавливается защитное ограждение в виде решетки, рамы или кожуха, прикрывающего систему его подвески.

С помощью центрального шарового шарнира, боковых подкосов и раскосов отвал крепится к П-образной тяговой раме, соединенной с рамой тягача двумя шарнирами и гидроцилиндрами ее подъема/опускания. В качестве базового тягача, на котором монтируется рабочее оборудование кустореза, как правило, используется промышленный гусеничный трактор, лучше приспособленный к движению по неровной, рыхлой или топкой поверхности.



Рисунок 1.1 - Рабочие органы кусторезов: а -- отвал с ножами; б--циркульная пила или фреза; в -- нож косилочного типа; г -- ножи фрезерные горизонтальные; д -- вращающиеся диски с ножами; е -- ножи, вращающиеся на гибкой связи

При движении по расчищаемой площадке ножи с прямой или пилообразной режущей кромкой срезают дерн, кустарник и мелкие деревья на глубине 3... 5 см от поверхности. Срезанная почва и растительность сдвигаются отвальной поверхностью в одну сторону либо по обе стороны от машины, образуя боковые валики. Крупные стволы, пни и коряги перед срезкой раскалывают колуном. Защитные ограждения предохраняют тягач, элементы крепления отвала и механизмы, расположенные за ним, от повреждения стволами и камнями и, в то же время, не заслоняют от оператора пространство перед машиной при поднятом отвале. Защитный кожух выполняет те же функции лучше, чем решетка, но ухудшает видимость пространства перед отвалом.



Рисунок 1.2 - Отвал кустореза: а - с одной отвальной поверхностью (1 - отвальная поверхность; 2 - ограждающая рамка; 3 - колун; 4 - режущая кромка); б - с двумя отвальными поверхностями (1 - колун; 2, 4 - отвальные поверхности соответственно правая и левая; 3 - ограждающая решетка; 5 - пилообразная режущая кромка)

Иногда для срезки растительности при подготовительных работах используются машины с активными рабочими органами, такими как горизонтальные дисковые и цепные пилы, фрезерно-роторные измельчители (рисунок 1.3) и ножевые косилки. Производительность таких машин значительно выше, чем машин с отвалами, но их применение предполагает отбор мощности на рабочий орган и привлечение дополнительной техники для валки толстых стволов, сбора срезанной растительности, срезки и складирования дерна.

Рисунок 1.3 - Кусторез с фрезерным рабочим органом: 1 - ротор - измельчитель в кожухе; 2 - толкающие брусья; 3 - гидроцилиндры подъема / опускания ротора; 4 - защитная конструкция FOPS; 5 - базовая машина; б - гидросистема; 7 - насос; 8 - ходоуменьшитель

Рассмотрим основные типы кусторезов серийно выпускаемые заводами изготовителями.

До 1986 г. Мозырьским заводом мелиоративных машин серийно выпускался двухотвальный кусторез ДП-24 на базе трактора Т-130МГ (рисунок 1.4), который в последствии был заменен кусторезами МП-14 и МП-18 на базе трактора Т-170 (рисунок 1.5). В настоящее время ассортимент продукции завода включает навесное оборудование на тракторы Т-130, Т-170, К-700, МТЗ-80/82: бульдозер МП-18-8; корчеватель МП-18-6 (рисунок 1.5,а); машина для глубокого фрезерования земель МТП-44Б; погрузчик П-4/85 на тракторе К-700; комплект сменного рабочего оборудования на трактор МТЗ ПФС-0,75.[2]

В таблице 1.1 приведены основные технические характеристики кусторезов.

Кусторез ДП-24 (рисунок 1.4) предназначен для расчистки площадей, заросших кустарниками и мелколесьем, при реконструкции малоценных насаждений, подготовки площадей под питомники и т.д. Он представляет собой съемно-навесное оборудование к трактору Т-130.1.Г-1.

Таблица 1.1 - Основные технические характеристики кусторезов

Показатели	ДП-24	КБ-4А	МП-9С	МТП-43	МТП-13
Тип	навесной	самоходный
Тип рабочих органов	пасивный	активный
Базовая машина	Т-130.1.Г-1	Т-130БГ-1;Т-100	Т-130.1.Г-1	КТП-1	МТП-71
Конструктивная ширина захвата, м	3,6	4,0	4,3	16,0	13,0
Производительность за час основного времени, га	0,75-0,95	0,40-0,70	0,64	0,12-0,13	0,14
Рабочая скорость, км/ч	3,2-3,8	2,4-4,5	2,4-4.5	0,79	1,69
Угол установки ножей в плане, град.	64	60	30
Угол въезда, град.	21	18	20
Диаметр срезаемых стволов, см	5-20	8-16	25	25	35
Высота срезаемых деревьев, м				до 16	до 20
Параметры дисковой фрезы:
диаметр, мм.				1500	1500
частота вращения, мин -1				590	838
Параметры отладчика:
ширина захвата, мм				1380	1500
высота, мм				6000	6350
Габаритные размеры, мм:
длина	7500	8300	7500	12800	9750
ширина	3600	4000	4300	3770	7050
высота	2500	2320	3330	6000	3280
Масса, кг	17440	18466	18220	12800	12500
Давление гусениц трактора на грунт, кПа	69	33	80	24	21

Основными частями кустореза являются: толкающая рама 8, ограждение трактора 1 и рабочий орган в виде двустороннего клинообразного отвала 4, вдоль нижних кромок которого установлены горизонтальные взаимозаменяемые режущие ножи 6. Отвал 4 в основании имеет А-образную раму, к поперечной балке которой приварено гнездо для соединения с шаровой головкой 7 толкающей рамы 8. В передней части отвала размещен носовой клин 5 из стального листа (нож) с боковыми плоскостями, раскалывающий пни и раздвигающий срезанные деревья. Сверху рама закрыта каркасом 3 из уголков, обшитых листовой сталью.

Рисунок 1.4 - Кусторез ДП-24: 1 - ограждение трактора; 2 - гидроцилиндр подъема; 3 - каркас; 4 - от-вал; 5 - носовой клин; 6 - горизонтальный нож; 7 - шаровая головка; 8 - толкающая рама; 9 - очистное приспособление; 10 - шаровая цапфа

Толкающая рама 8 коробчатого сечения соединяется шарнирно цапфами 10 с гусеничными тележками трактора. Подъем и опускание толкающей рамы с рабочим органом осуществляются гидроцилиндрами 2 навесного устройства трактора.

При движении агрегата гидроцилиндры 2 находятся в «плавающем» положении, ножи 6 срезают деревья диаметром до 10 см, а отвал сдвигает их в стороны. Если необходимо срезать более крупное дерево, то его сначала подрезают ножом одной стороны отвала, потом отъезжают назад, а затем срезают ножом другой стороны отвала.

Широкое распространение должны получить кусторезы с активным рабочим органом, которые имеют целый ряд преимуществ перед кусторезами с пассивным рабочим органом.

Рисунок 1.5 - Корчеватель МП-18

Кусторез-осветлитель КОМ-2,3 с механическим приводом от бокового ВОМ трактора предназначен для осветления рядовых лесных культур на вырубках путем периодического срезания появляющейся в междурядьях древесной поросли и кустарниковой растительности, затеняющей культуры, в весенне-летне-осенний периоды. Технические характеристики КОМ-2,3 приведены в таблице 1.2.

Кусторез-осветлитель КОМ-2,3 состоит из рабочего органа, смонтированного спереди трактора (рисунок 1.6).



Таблица 1.2 - Техническая характеристика кустореза-осветлителя КОМ-2,3

Параметры	Значения
Ширина захвата, м Рабочая скорость, км/ч, не менее Количество фрезы, мм Диаметр фрез по концам режущих кромок, мм Частота вращения фрезы, об/мин Предел бесступенчатого регулирования высоты фрезы от поверхности почвы до ее нижнего обреза, см Производительность за 1 ч основного времени, км Диаметр срезаемой древесной поросли, см, не более	2,3 1,89 920 110 220050 40…100 1,77 5

Рабочий орган представляет собой Ш-образную раму с установленными спереди трехножевыми скалывающими фрезами, привод на которые подводится с помощью клиноременных передач от раздаточного редуктора. Клиноременные передачи размещены в боковых закрытых кожухах. Крутящий момент на раздаточный редуктор передается с помощью карданного вала от бокового ВОМ трактора.

Подъем рабочего органа осуществляется с помощью гидроцилиндра. Сверху рамы рабочего органа жестко установлен щит-отражатель. Переднее стекло кабины трактора закрыто предохранительной сеткой. Растительность после срезания попадает комлевой частью в один из проемов и щитом-отражателем укладывается на землю.

Кусторез с активным рабочим органом на отечественном рынке представлен кусторезом «Бобер -1М» завода «Комдор».[3]

Кусторез «Бобер - 1М» (рисунок 1.7) предназначен для скашивания трав, срезания грубостебельной и мелкокустарниковой растительности на неудобьях в лесу между деревьями, обочинах дорог с уклоном от -45 до +75 градусов, отдельно стоящих деревьев толщиной до 100 мм. Кусторез агрегатируется с трактором тягового класса 0,6-1,4 т.



Рисунок 1.6 - Кусторез-осветлитель с механическим приводом КОМ-2,3: 1 - рама; 2 - трехножевые скалывающие фрезы; 3 - карданный вал; 4 - щит отражатель; 5 - предохранительная сетка

Техническая характеристика кустореза приведена в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Техническая характеристика кустореза «Бобер - 1М»

Параметры	Значения
Тип машины Ширина захвата рабочего органа, м Тип привода рабочего органа Угол наклона кустореза к горизонту Емкость гидробака, л Число оборотов устройства режущего, об/мин Наличие предохранения аварийной остановки режущего устройства Способ подключения рабочего органа к базовому трактору Наличие дополнительной опоры на кусторезе для повышения устойчивости трактора при работе Вылет рабочего органа	Навесная 1,2 Гидравлический -45°, +75° 60 1000-1200 Предохранительный клапан ВОМ трактора Имеется 2,8 - 4 м

Рисунок 1.7 - Кусторез «Бобер-1М»

Рисунок 1.8 - Трактор-кусторез УЭС-330Г

Трактор-кусторез УЭС-330Г (рисунок) производства ЗАО "Завод самоходной дорожной техники" г. Рыбинск, РФ, предназначен для расчистки древесно-кустарниковой растительности на открытых территориях: в парках, садах, лесах, полосах отчуждения дорог, линий электропередач. Техническая характеристика шасси приведена в таблице 1.4, техническая характеристика кусторезного оборудования приведена в таблице 1.5.[4]

Также может быть использован для утилизации срезанных ветвей, порубочных остатков, первичной подготовки земли для сельскохозяйственного применения, измельчения органических остатков на биомассу.

В случае необходимости трактор-кусторез может трансформироваться в трелевочную машину.

По желанию заказчика на данный трактор устанавливается оборудование для уборки снега, буровая, генераторная установки. Машина может быть переоборудована на гидропривод, что обеспечивает удобное бесступенчатое регулирование скорости.

Таблица 1.4 - Техническая характеристика шасси трактора-кустореза УЭС-330Г

Тип	гусеничный
Ширина гусеницы, мм	640
Наибольшее из средних давлений гусеницы на грунт, МПа	0,03
Двигатель	Д-245
Мощность двигателя, кВт/л.с.	93/126
Скорость движения, км/ч	3…11,1
Трансмиссия	механическая
Габаритные размеры (без измельчителя) Длина, мм Ширина, мм Высота, мм	6200 2760 3000
Масса, т	13,3

Таблица 1.5 - Техническая характеристика кусторезного оборудования

Двигатель	Д-238
Мощность, кВт/л.с.	176/240
Трансмиссия	гидравлическая
Давление в гидросистеме, bar	360
Ширина захвата, мм	2250
Габаритная ширина, мм	2730
Диаметр ротора, мм	420
Частота оборотов ротора, об/мин	2000
Тип и число резцов, шт	32
Максимальный диаметр среза растительности «напроход», см	250
Максимальное углубление, см	10
Вес измельчителя, кг	1250

Рисунок 1.9 - Лесотехнический измельчитель (кусторез) на базе трактора ХТА-200-02

Лесотехнический измельчитель (кусторез) на базе трактора ХТА-200-02 (рисунок 1.9). Предназначен для срезки и измельчения деревьев, кустарников, пней и веток вдоль дорог и линий электропередач. Максимальный диаметр измельчаемого ствола - 20 см, рабочая ширина - 220 см, частота вращения ротора2000 об/мин.[5]

Расчистку строительной полосы от тонкомерного (подлесок, кустарник) и мелкого леса производят бульдозером продольными проходами с перекрытием предыдущих проходов на 0,5 м при поступательном движении с заглублением ножа на 10-15 см или специальным, навесным, кусторезным оборудованием на тракторе ДТ-75 (рисунок 1.10).

Рисунок 1.10 - Расчистки полосы отвода кусторезом на базе трактора ДТ-75

Срезанный кустарник окучивают (обваловывают) и перемещают за пределы земляного полотна для дальнейшего сжигания или вывоза в указанные места автосамосвалами.[6]

Роторная косилка - дробилка W-FORREST - серия “профессионал”, категория навески - II (рисунок 1.11). Мощная роторная рубительная машина предназначена для повала и измельчения деревьев до 180 мм. диаметром, измельчения веток и пеньков.[7]

Принцип действия - гидравлический бампер заваливает материал, а ротор с ножами измельчает до мелкой фракции щепы.

Измельчитель роторный применяется для расчистки лугов от поросли, чистки просек под опорами ЛЭП, для очистки участков от старых фруктовых деревьев, для очистки обочин дорог от кустарника и небольших деревьев, в благоустройстве и озеленении. Косилка производит повал и измельчение(мульчирование) растительности до мелкой фракции (щепы). Агрегатируется спереди, сзади трактора и на трактор с реверсивным пультом управления.

Техническая характеристика роторной косилки - дробилка W-FORREST приведена в таблице 1.6.

Рисунок 1.11 - Роторная косилка - дробилка W-FORREST

Таблица 1.6 - Техническая характеристика роторной косилки - дробилки W-FORREST

Навеска на трехточечное крепление трактора	тип навески II (ISO 9001)
Максимальная толщина деревьев, мм	180
Минимальная требуемая мощность трактора, л.с.	70
Крутящий момент, Нм	540
Диаметр ротора, мм	360
Передача на ротор	клиноременная 6 ремней
Скорость вращения ротора, об/мин	2025
Ширина скашивания, мм	2100
Полная масса, кг	1240
Защита	цепи
Привода открывания кожуха для выброса материала	гидравлический

Оборудование навесное для содержания автодорог на базе трактора МТЗ-82.2 с комплектом сменных рабочих органов НО-82 (рисунок 1.12, таблица 1.7) производства ОАО «Белдортехника» [7].

Оборудование предназначено для летнего содержания автомобильных дорог. Рабочий орган косилка - для окашивания травы в зонах обочин, откосов и кюветов дорог. Рабочий орган кусторез - для срезания кустарников в зонах обочин, откосов и кюветов дорог, для срезания веток деревьев.

Рисунок 1.12 - Оборудование навесное НО-82

Таблица 1.7 - Техническая характеристика оборудования навесного НО-82. Технические характеристики:

Базовое шасси	Трактор «Беларусь»
Скорость передвижения, км/ч, не более рабочая транспортная	10 30
Привод рабочего органа	Гидравлический от ВОМ трактора
Частота вращения ВОМ, об/мин	1000
Управление манипулятором	Гидравлическое от насоса трактора
Косилка НО-82.30 - ширина окашиваемой полосы, м - частота вращения ротора, об/мин - окружная скорость ножей ротора, м/с - наибольшее расстояние до обрабатываемого участка от продольной оси трактора, м - масса, кг	1,2 2100 48 5,4 250
Кусторез НО-82.31 - ширина обрабатываемого участка, м - частота вращения пил, об/мин - окружная скорость пил, м/с - наибольшее расстояние до обрабатываемого участка от продольной оси трактора, м - наибольшее расстояние до обрабатываемого участка в высоту от поверхности дороги, м - максимальный диаметр срезаемых сучьев, мм	2 3000 78 5,5 5,9 150
Обслуживающий персонал	1
Масса оборудования (с одним рабочим органом), кг - без трактора - с трактором	1200 5260
Габаритные размеры в транспортном положении, мм - длина - ширина - высота	5200 2500 3350

В последнее время при очистке закустаренных строительных площадок стали применять способ фрезерования кустарниковой растительности вместе с почвой, в результате, которого происходит измельчение древесной растительности и дернины и перемешивание их с почвой на всей обрабатываемой глубине. Основной недостаток такого способа освоения закустаренных площадок - сравнительно большая энергоемкость и в связи с этим низкая производительность машин.

Для фрезерования кустарника вместе с почвой промышленностью выпускаются прицепные фрезерные машины МПГ-1,7 и МТП-42А, которые агрегатируются с трактором Т-100 МБТС.[8]

Фрезерные машины предназначены для первичной обработки минеральных и торфяных почв, заросших кустарником и мелколесьем. Одна из наиболее эффективных фрезерных машин МТП-42А (рисунок 1.13). Она за один проход выполняет все операции по освоению земли, заменяя комплект машин, состоящий из кустореза, корчевателя, кустарниковых граблей, кустарникового болотного плуга и тяжелой дисковой бороны. Машина МТП-42А может обрабатывать участки без предварительной срезки леса и кустарника при диаметре стволов до 120 мм. При большем диаметре стволов их следует удалять перед фрезерованием. Пни диаметром стволов более 120 мм, мешающие проходу машины, необходимо срезать на высоте не более 100 мм от поверхности грунта.

Площадь, предназначенную для фрезерования, необходимо предварительно освободить от крупных камней. На каменистых участках фрезерные машины не используют.

Перед началом работы фрезерной машины МТП-42А необходимо установить отбойную плиту на заданную глубину обработки почвы и поднять фрезу.

Для пуска машины в работу необходимо снизить частоту вращения коленчатого вала двигателя, выключить муфту сцепления, включить необходимую скорость и вал отбора мощности, выключить бортовые фрикционы, переводя рычаги управления в положение «на себя», плавно включить муфту сцепления, довести частоту вращения коленчатого вала до номинального значения, постепенно опустить фрезу на полную глубину (до соприкосновения отбойной плиты с поверхностью почвы) и опустить рычаги бортовых фрикционов.

Во время работы машина должна двигаться прямолинейно. При наезде на крупный пень необходимо остановить машину, переведя рычаги бортовых фрикционов «на себя». Как только частота вращения коленчатого вала возрастет до номинального значения, отпускают рычаги фрикционов. На конце загона необходимо остановить машину, переведя рычаги торцовых фрикционов на себя, выключить муфту сцепления и вал отбора мощности, поднять фрезу в транспортное положение, включить транспортную скорость и муфту сцепления и отпустить рычаги управления поворотом машины. Затем поворачивают машину, чтобы двигаться в обратном направлении «челноком». При обратном движении каждый предыдущий проход должен перекрываться последующим на 50-100 мм.[8]

Рисунок 1.13- Схема кустореза МТП-42А: 1 - валочный брус, 2 - предохранительная решётка радиатора, 3 - карданный вал, 4 - передние колёса, 5 - рама, 6 - трансмиссия, 7 - опорный каток, 8 - фрезерный барабан, 9 - отбойная плита

Таблица 1.8 - Техническая характеристика кустореза МТП-42А

Тип	Прицепной
Базовая машина	Т-130 МЗБГС; Т-130 БГ-1
Ширина захвата, м	1,7
Глубина фрезерования, мм: на минеральной почве на торфоболотной почве	250 400
Максимальный диаметр стволов, измельчаемых рабочим органом, см	13,0
Привод рабочих органов	ВОМ трактора
Производительность в час основного времени, га	до 0,05
Диаметр фрезы, мм	800
Частота вращения фрезы, мин-1	180
Габаритные размеры, мм	6250 2950 1580
Масса, кг	5920

Отличительной особенностью конструкций машин со съемным технологическим оборудованием является возможность использования базового трактора как универсального средства по созданию целого ряда машин для расчистки: кусторезов; корчевателей, подборщиков сучьев и других, что очень важно для лесной отрасли в целях сокращения разномарочности машинно-тракторного парка лесхозов. Это обеспечивает универсальная толкающая рама, на которой может устанавливаться бульдозерное, корчевальное и другое сменное рабочее оборудование. Рассмотрим конструкции основных толкающих рам на примере бульдозеров на базе гусеничных тракторов. [9] Толкающая рама служит для передачи тягового усилия от трактора рабочему органу. Конструкции применяемых рам (рисунок 1.14, а) зависят от мощности трактора. Рамы с неповоротным рабочим органом малой и средней мощности обычно состоят из толкающих брусьев коробчатого сечения, к передним концам которых приварен рабочий орган. На задних концах брусьев имеются вильчатые опоры (рисунок 1.14, а), которыми брусья соединяются с поперечной балкой, крепящейся к лонжеронам рамы трактора. На концах поперечной балки имеются цапфы, на которые устанавливают вильчатые опоры толкающих брусьев. У более мощных тракторов к передним концам толкающих брусьев приварены проушины, с помощью которых брусья соединяются с нижней частью отвала. Задние концы брусьев шарнирно соединены с пальцами в кронштейнах, приваренных к наружным балкам рам гусеничных тележек. Для большей жесткости толкающие брусья соединены с верхней частью отвала раскосами. Угол наклона рабочего органа регулируется в вертикальной плоскости при перестановке мест крепления раскосов к брусьям, для чего в последних сделано несколько отверстий под болты. На мощных бульдозерах применяется узел соединения рамы с трактором, показанный на рисунок 1.14, б. На рисунок 1.14, в показана рама, в которой применены винтовые раскосы, позволяющие более точно устанавливать угол резания. Конструкция толкающего бруса такой рамы выполнена в виде буквы Г. Для более жесткого крепления отвала в кронштейне бруса установлена проушина, которая может перемещаться вдоль своей оси, облегчая сборку отвала с брусьями.

На рисунке 1.14, в приводится также конструкция крепления рамы к бульдозеру, состоящая из опорного пальца (выполненного обычно из стального литья), на который надета шаровая втулка; на последнюю надевается шаровая опора толкающего бруса. Рамы с поворотным рабочим органом состоят из двух изогнутых брусьев (рисунок 1.14, г), соединенных между собой. Рабочий орган присоединяется к раме с помощью шарнирного соединения и, кроме этого, крепится двумя боковыми упорами (рисунок 1.14, д). Упор состоит из бруса и раскоса. Один конец раскоса соединен с отвалом, другой -- с брусом. Брус одним концом соединен с рамой, а другим--с отвалом. Раскос и брус соединяются с отвалом при помощи крестовины, а раскос с брусом--при помощи крестовины и поворотного шкворня; это позволяет устанавливать рабочий орган под углом к вертикальной и горизонтальной плоскостям.[9].

Рисунок 1.14 - Конструкции толкающих рам: 1 - отвал; 2 - толкающий брус; 3 - вильчатая опора; 4 - раскос; 5 - узел крепления толкающего бруса к трактору; 6 - растяжка; 7 - кронштейн; 8 - винт; 9 - гайки; 10 - шаровая опора; 11 - опорный палец; 12 - шаровая втулка; 13 - сферическая головка; 14 - проушины; 15 - опора; 16 - крестовины; 17 - винт раскоса; 18 - винт бруса; 19 - шкворень; 20 - проушина винта

Неповоротный бульдозерный отвал (рисунок 1.15) крепится к базовому тягачу толкающими брусьями и гидроцилиндрами подъема/опускания.[10]

Рисунок 1.15 - Бульдозерное оборудование с прямым отвалом: 1 - бульдозерный отвал; 2 - толкающий брус; 3 - гидроцилиндры подъема/опускания отвала; 4 - гидравлический подкос; 5 шарнир крепления толкающего бруса к раме гусеничной тележки (упряжной шарнир); 6 - винтовой подкос; 7 - горизонтальные раскосы

Механизм крепления отвала к толкающим брусьям состоит из вертикальных подкосов с винтовой или гидравлической регулировкой длины, контролирующих поперечный перекос и наклон отвала, и горизонтальных раскосов, растяжек или кронштейнов, исключающих поперечное качание отвала.

Два гидроцилиндра подъема/опускания отвала соединяют раму тягача с задней стенкой отвала. Задние концы толкающих брусьев крепятся к рамам гусеничных тележек или к передней части рамы колесного бульдозера пальцевыми или сферическими шарнирами, вокруг которых брусья вращаются при подъеме или опускании.



Рисунок 1.16 - Варианты рычажных механизмов соединения отвала с толкающими брусьями: 1 - толкающий брус; 2,5 - цилиндрические шарниры; 3 - отвал; 4 - винтовой подкос; 6 - винт; 7 - упорная шайба; 8 - гидравлический подкос; 9 - шаровая опора со сферической втулкой; 10 - шарнир сферический или шарнир со сферической втулкой; 11 - карданный шарнир; 12 - скоба с направляющими для скольжения опорной шайбы; 13 - опорная шайба; 14 - регулировочный винт; 15 - втулка, закрепленная на кронштейне толкающего бруса; 16 - палец; 17 - растяжка; 18 - шаровая опора

Используются симметричные и несимметричные схемы (рисунок 1.16) соединения отвала с толкающими брусьями. Традиционная конструкция бульдозерного оборудования с поворотным отвалом предусматривает соединение отвала и U-образной толкающей рамы, охватывающей гусеничные тележки снаружи, сферическим шарниром, расположенным в центре задней стенки отвала. Боковые края задней стенки отвала крепятся к толкающей раме подкосами и раскосами (рисунок 1.17).



Рисунок 1.17- Бульдозерное оборудование с поворотным отвалом: 1 - отвал; 1 - поворот отвала в плане; 2 - вертикальный подкос; 3 - гидроцилиндры подъема/опускания тяговой рамы; 4 - кронштейн крепления подкоса к раскосу; 5 - кронштейн крепления раскоса к тяговой раме (3 на лонжероне); 6 - упряжные шарниры крепления тяговой рамы к рамам гусеничных тележек; 7 - тяговая рама; 8 - горизонтальный раскос (на виде сверху закрыт подкосом); 9 - кронштейны крепления штоков гидроцилиндров подъема и опускания к тяговой раме; 10 - сферический шарнир крепления отвала к тяговой раме

Таким образом, создано разнообразие кусторезов, но все они имеют недостатки - низкую производительность, малую надежность, высокая стоимость при низком технологичности, малый ресурс из-за использования некачественных материалов в рабочих органах и приводе.

Целью работы является создание отечественных кусторезов не имеющего этих недостатков.

Обзор патентных источников представлен в Приложении А.



2. Технические расчеты проектируемого кустореза

2.1 Выбор и расчет основных параметров кустореза

Для проектируемого кустореза в качестве прототипа выбираем бульдозер ДЗ-109Б на базе трактора Т-170 (рисунок 2.1). Техническая характеристика бульдозера приведена в таблице 2.1. [11]

Рисунок 2.1 - Бульдозер ДЗ-109Б на базе трактора Т-170

Таблица 2.1 - Краткая техническая характеристика бульдозера ДЗ-109Б на базе трактора Т-170

Номинальная эксплуатационная мощность двигателя, кВт (л.с.)	120 (170)
Частота вращения, об/мин: ..коленчатого вала двигателя при номинальной мощности ..ВОМ	1250 1000
Диаметр цилиндра, мм	145
Ход поршня, мм	205
Удельный расход топлива при номинальной эксплуатационной мощности, г/кВт*ч (г/э. л.с.-ч)	244,3(180)
Применяемое топливо для: основного двигателя пускового двигателя	дизельное смесь бензина автомобильного А-72 или А-76 с моторным маслом дизеля в соотношении 20:1 по массе
Вместимость топливного бака, л	290
Колея, мм	1880
Продольная база, мм	2478
Дорожный просвет, мм	415
Ширина башмаков, мм	500
Удельное давление на почву с задним механизмом навески, МПа (кгс/см2)	0,05(0,5)
Габаритные размеры, мм	5193 Х 2475 Х 3085
Масса конструктивная, кг	14320

Для кустореза к числу основных параметров относят: ширину захвата , угол захвата , угол наклона верхних щитов , угол заострения ножей , толщину режущей части ножа , общую толщину ножа , ширину выступающей части ножа .[12, стр. 103-107]. Со стороны лезвия на перерезаемый ствол действуют боковая сила (рисунок 2.2, а), перпендикулярная направлению движения, и сила внедрения ножа в ствол по направлению движения. Геометрическая сумма этих сил является также равнодействующей нормальной к лезвию силы и условной силы трения . Угол наклона к нормали есть условный угол трения . Соотношение между силами, Н

.

Угол захвата целесообразно уменьшать для снижения и тягового сопротивления при внедрении рабочего органа в ствол, но это уменьшение ограничивается возрастанием боковой силы и увеличением длины рабочего органа. Поэтому принимают , принимаем , что обеспечивает также условие резания со скольжением для различных пород кустарника, диаметров стволов и параметров ножа. Под тем же углом устанавливают боковые щиты отвала, что обеспечивает условие скольжения свежесрезанного кустарника по боковым щитам , где - угол трения, .

Угол наклона верхних щитков выбирают из условия для свободного скольжения кустарника вниз.

Из условия устойчивости ножей выбирают угол заострения ножа и для облегчения заточки толщину ножа , выбираем . Ширина выступающей части ножа . [12, стр. 103-105]

По конструктивным параметрам принимаем ширину захвата .

Рисунок 2.2 - Схема к выбору основных параметров кустореза: а) сил, действующих на перерезаемый ствол; б) верхнего щита и ножа

2.2 Тяговый расчет

Суммарное тяговое сопротивление для кустореза в рабочем положении находится из выражения [12, стр. 107-117]



где - сила сопротивления от перемещения кустореза, Н;

- сила сопротивления от перемещения рабочего органа, Н;

- сила сопротивления при срезании кустарника, Н;

- сила сопротивления на отваливание растительности, Н.

Сила сопротивления от перемещения кустореза

;

где - вес кустореза, H, ();

- коэффициент сопротивления движению трактора по грунту, (f=0,1).

- уклон пути;().

Сила сопротивления от перемещения рабочего органа

где - удельное сопротивление на 1м ширины захвата на перемещение рабочего органа, , ();[12, стр.108]

- ширина захвата, м, ().

Сила сопротивления при срезании кустарника



где - удельное сопротивление на 1м ширины захвата на срезание кустарника, , ().[12, стр.109]

Сила сопротивления на отваливание растительности

где - удельное сопротивление на 1м ширины захвата на отвал срезаемой растительности, , ().[12, стр.109]

Тогда суммарное сопротивление равно

Мощность потребная для работы кустореза равна

где v-скорость передвижения кустореза на первой передаче, м/с, ;

- КПД трансмиссии бульдозера, .[12]

Мощность трактора Т-170 следовательно кусторез сможет работать при выбранных параметрах.

Коэффициент использования мощности двигателя

;

где - - мощность двигателя базовой машины, кВт, ().



Тогда

.

2.3 Проверка работоспособности кустореза

При работе кустореза в горизонтальной плоскости вследствие несимметричности нагрузки возникает поворачивающий момент (рисунок 2.2). При срезании одиночного ствола серединой ножа поворачивающий момент находится из выражения [12, стр. 117]

где - боковая сила внедрения ножа в ствол, кН;

- перпендикулярная составляющая от силы внедрения в ствол, кН;

- плечи действия сил соответственно и , м, ().

Перпендикулярная составляющая от силы внедрения в ствол находится по формуле [12, стр.117]

где - вес кустореза, кН, ();

- коэффициент сцепления гусениц с грунтом, ();

- коэффициент сопротивления движению кустореза, ();

- коэффициент динамичности, ()

.



Рисунок 2.3 - Схема действия сил на кусторез при работе

Боковую составляющую силу внедрения ножа в ствол найдем из выражения

где - угол между осью кустореза и силой трения, град, ();

- угол трения, град, ()

.

Тогда момент поворачивающий кустореза относительно точки О равен

Для нормальной работы кустореза поворачивающий момент должен быть менее удерживающего момента, выраженного формулой [12, стр.117]

где - сила трения рабочего органа о грунт, кН;

- момент удерживающей базовой машины, кН;

- коэффициент трения стали по дерну, ();

- длина рабочего органа, м, (м);

- число стволов в 1 га, ()[12, стр.105];

- ширина захвата, м, (м);

- изгибающий момент для наклона ствола, кНм;

- средняя высота среза, м, (м).

Момент удерживающей базовой машины находим из выражения [12, стр.205]

где - вес кустореза, кН, ();

- коэффициент трения гусениц по грунту, ()[13, стр.250];

- ширина гусеницы, м, ()

Тогда

Изгибающий момент для наклона ствола [12, стр. 117]

где - удельное сопротивление изгибу ствола, кН, (кН);

- диаметр ствола, м, (м)

Тогда

Тогда удерживающий момент численно равен

Сравнивая момент поворачивающий и удерживающий получим , т.е. .

Коэффициент запаса горизонтальной устойчивости равен



3. Проектирование технологической схемы производства работ кустореза

Целью данного пункта является рассмотрение технологических схем производства работ кусторезами и разработка собственной схемы производства работ с применение кустореза с пассивным рабочим органом со срезом и отвалом поросли в валы.

Расчистка полосы отвода от кустарника с помощью кусторезов состоит из следующих операций: осмотра и разбивки участка на захватке, обозначения непреодолимых препятствий, определения технологической схемы движения кустореза при работе, подготовки кустореза к работе и ежесменного ухода за ним, заезда на захватку, срезки древесно-кустарниковой растительности, заточки ножей, переездов по трассе.

Разбивают на захватке и выбирают способ движения кустореза при работе, учитывая особенности рельефа местности и конфигурацию полосы отвода.[12]

Широкое распространение при срезке деревьев и кустарника получили круговые и параллельные проходы кустореза. Способ движения вкруговую по контуру участка применяют при срезе кустарника на ровных площадях прямоугольной формы. На участках трассы, расположенных на уклонах, применяют схему с параллельными проходами с середины участка с поворотом за его пределами и параллельными проходами с одного края участка. По этим двум схемам кусторез движется на захватке вдоль склона.

Срезанный кустарник и деревья убирают корчевателем-собирателем. Необходимо постоянно следить за тем, чтобы кустарник и деревья не попадали в гусеницы трактора, и периодически очищать радиатор от листьев и веток.

Холостые пробеги кусторезов до 2--3 км следует выполнять задним ходом трактора, не поднимая отвала. Во избежание поломок отвала кустореза при переездах к нему привязывают бревно диаметром 120--150 мм. Переезд кустореза с поднятым отвалом даже на небольшие расстояния приводит к быстрому износу передних опорных катков ходовой части трактора.

Для разработки технологической схемы работ заданы следующие условия: участок равный без косогоров, каналов и т.д. прямоугольной формы; кустарник 10 см, остальные деревья валка ручным способом бензопилами.

Очистка начинается с валки больших деревьев бригадой пильщиков, подготовки и трелевки товарной древесины и сжигание веток; после чего кустарник срезается кусторезом и укладывается в валы.

Рисунок 3.1 - Схема работы кустореза

При проходе (рисунок 3.1, а) правый вал сбрасывается на несрезанный подрост. При возврате (рисунок 3.1,б) кусторез движется по кромке этого вала, срезая часть подроста таким образом, чтобы не оставалось растущих стволов подроста. Подготовленные валы сжигаются. При недостаточности древесной массы валы окучиваются бульдозером. При достаточности поросли в валах в работу включается погрузочно-транспортировочная машина (рисунок 3.2). В ином случае организуются несколько крупных кострищ.



Рисунок 3.2 - Технологическая схема лесоочистки: 1 - зона, подлежащая лесоочистке; 2 - срезанные деревья; 3 - тягач; 4 - кусторез; 5 - погрузочно-транспортная машина; 6 - передвижная площадка; 7 - штабель деревьев; 8 - сучкорезная машина; 9 - штабель хлыстов; 10 - рубительная машина»; 11 - рабочие; 12 - щепа; 13 -щеповоз; 14 - очищенная территория

Собранная древесина транспортируется к сучкорезной машине 8, устанавливаемой на передвижной площадке 6. После обрезки сучьев древесина подается в мобильную рубительную машину 10, установленную рядом с сучкорезной машиной. Полученная щепа из рубительной машины подается в щеповоз 13. При выборе комплекта машин необходимо учитывать производительность механизмов на отдельных операциях.[12]

Исходными данными для проектирования технологической схемы является прямоугольная площадка поросшая кустарником. Так как площадка ровная без тупиков и других препятствий для движения кустореза выбираем кольцевую схему производства работ (рисунок 3.3) с отвалом кустарника в сторону. Тем самым кусторез работает без потерь времени на разворот, отход, движение задним ходов.



Рисунок 3.3 - Технологическая схема производства работ кустореза: 1 - кустарник; 2 - отвал срезанного кустарника; 3 - кусторез; 4 - траектория движения кустореза



4. Технология изготовления ножа кустореза

4.1 Назначение и выбор заготовки для ножа кустореза

Нож (рисунок 4.1) является одной из основных деталей рабочего оборудования кустореза. Изготавливаемый нож устанавливается в передней части отвала кустореза.

Рисунок 4.1 - Нож кустореза

Ножи кусторезов изготавливают из низкоуглеродистой стали с нанесение на режущую часть слоя сармайта. Сармайт - порошкообразный сплав, представляющий собой черно-серую зернообразную массу с размером зерен 1--2 мм. Химический состав: углерода 8--10-%, хрома 16--20%, марганца 13-- 17%, кремния не более 3%, остальное -- железо. Твердость наплавленного слоя HRC 75--78. Температура плавления сармайта 1300-- 1350 °С.

Нож изготовлен из стального проката лист .



4.2 Проектирование маршрута изготовления и соответственного оборудования

Проектируемый технологический маршрут изготовления ножа кустореза приведен в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Технологический маршрут изготовления ножа кустореза

№ опе-рации	Название операции	Оборудование	Инструмент	Материалы
005	Отрезная	Станок для гидроабразивной резки WJ 2030В-1Z-EKO		Водно-абразивный состав
010	Фрезерная	Станок фрезерный 6Б75, прижимы	Фреза 2210-0063 ГОСТ 9304-69; линейка стальная 1000мм ГОСТ 497-75; штангенциркуль ШЦ-1-125-0,01 ГОСТ 166-89	СОЖ Росойл-МР-10 ТУ 0258-032-06377- 288-2001;
015	Фрезерная	Станок фрезерный 6Б75, стол поворотный с нониусом	Фреза 2210-0085 ГОСТ 9304-96; линейка стальная 1000мм ГОСТ 497-75; штангенциркуль ШЦ-1-125-0,01 ГОСТ 166-89	СОЖ Росойл-МР-10 ТУ 0258-032-06377- 288-2001;
020	Сверлильная	Станок вертикально сверлильный 21104Н7Ф4	Сверло 2301-3578 ГОСТ 10902-77; Зенкер 2320-- 2565 h8 ГОСТ 12489--71; штангенциркуль ШЦ-1-125-0,01 ГОСТ 166-89	СОЖ Росойл-МР-10 ТУ 0258-032-06377- 288-2001;
025	Наплавочная	Автомат-А530М	Линейка стальная 1000мм ГОСТ 497-75; штангенциркуль ШЦ-1-125-0,01 ГОСТ 166-89;	Сормайт прутковой Пр-С27 ГОСТ 21449-75(d=6мм)
030	Термическая	Установка для закалки ТВЧ	Индуктор для закалки плоских деталей
035	Правка	Пресс гидравлический ПСГ-621, призмы, плита контрольная,	Индикатор часового типа ИЧ02-0,001 ГОСТ 577-68; стойка С-I (07201), штатив Ш-II Н ГОСТ 10197-70.
040	Шлифовальная	Станок плоскошлифовальный 3П756Л, плита магнитная	Круг ПП 150Ч30Ч 15 А ГОСТ 2424-83; линейка стальная 1000мм ГОСТ 497-75; штангенциркуль ШЦ-1-125-0,01 ГОСТ 166-89	Связка керамическая
045	Контрольная	Плита контрольная	Линейка стальная 1000мм ГОСТ 497-75; штангенциркуль ШЦ-1-125-0,01 ГОСТ 166-89

Подробный технологический маршрут изготовления приведен в Приложении Б.

4.3 Расчет режимов обработки и норм времени

Производим расчет режимов основных операций.

Режимы обработки, основные параметры и нормы времени рассчитываются в соответствии с методикой, изложенной в [13].

Операция 010 - фрезерная

На фрезерном станке 6Б750 производится фрезерование плоской поверхности шириной B=54 мм и длиной L=1425 мм. Мощность станка 5,5кВт.

Диаметр фрезы D=160 мм фреза 2210-0063 ГОСТ 9304-69.

Назначим режим резания.

Назначаем подачу на зуб фрезы. По [8] Sz=0,1-0,22 мм/об. Принимаем Sz=0,2 мм/об.

Подача на оборот шпинделя

, мм/об;

где z - количество зубьев фрезы;

мм/об.

Назначаем период стойкости фрезы в минутах основного времени Тр=160мин.

Скорость резания VP определим из формулы

м/мин,

где - скорость резания, м/мин, (м/мин);

- коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, коэффициент, зависящий от типа, материала и стойкости инструмента, ;

- коэффициент, зависящий от толщины детали, ();

Тогда

Рассчитываем число оборотов шпинделя станка n, об/мин, соответствующее найденной скорости главного движения резания:

об/мин,

где - диаметр фрезы, мм, (мм);

- скорость резания, м/мин, (м/мин);

Корректируем частоту вращения по данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения

Тогда уточним величины Vp ,м/мин, по принятым значениям , об/мин:

Определяем длину рабочего хода суппорта, мм;

мм,

где Lp - длина резания, мм, ();

LП - величина подвода, врезания, перебега инструмента, мм, ;

LД - дополнительная длина хода инструмента, мм вызванная особенностями наладки или конфигурации детали, ;

Определяем скорость движения подачи

мм/мин;

где - подача на зуб фрезы, мм/об, (мм/об);

- количество зубьев фрезы, ();

- число оборотов шпинделя станка, об/мин, (об/мин).

мм/об.

Рассчитаем основное технологическое время

мин,

где - длинa рабочего хода суппорта, мм, (мм);

- скорость движения подачи, мм/мин, (мм/мин);

Найдем мощность резания

кВт,

где - мощность резания по данным графика [13], определяемая в зависимости от объема срезаемого слоя в единицу времени , кВт;

- коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала и его твердости, ();

,

где - толщина срезаемого слоя, мм, (мм);

- ширина детали, мм, (мм);

Тогда

.

При этом условии кВт,

Тогда мощность резания

, кВт.

Проверка достаточности мощности.

Мощность резания с учетом кпд станка

кВт

где - кпд станка, ()

кВт;

Обработка возможна, так как мощность фрезерного станка 6Б75 равна 4,4 кВт.

Операция 020-сверлильная

Переход 1 - Производим сверление отверстий.

Сверление производим на сверлильном станке 21104Н7Ф4 с частотой вращения патрона со сверлом в пределах 30 - 3000 об/мин, мощность электродвигателя 5,5 кВт. Сверление производим сверлом диаметром 12 мм ГОСТ 10902-77.

При сверлении глубина резания определяется следующим выражением:

где D- диаметр сверла, мм ().

.

При сверлении отверстий выбираем максимально допустимую по прочности сверла подачу .

Скорость резания при сверлении равна:

где - период стойкости сверла, мин, (мин).

- коэффициент и показатели степени, назначаемые в зависимости от вида обработки, подачи и вида материала сверла

().

Скорость равна:

Мощность, расходуемая на сверление равна:

где - частота вращения сверла, об/мин;

- крутящий момент при сверлении, Н•м.

Частота вращения сверла равна:

По паспорту 580 об/мин.

Крутящий момент при сверлении равен:

где - коэффициент и показатели степени, назначаемые в зависимости от вида обрабатываемого материала .



Мощность, расходуемая на сверление равна с учетом кпд станка :

Основное время сверления равно

где - длина врезания сверла, мм

- толщина детали, мм ();

- перебег при выходе из просверленного отверстия, мм, ().

Основное время равно:

мин

Переход 2 - Производим зенкерование фасок в отверстиях.

Зенкерование производим на сверлильном станке 21104Н7Ф4 с частотой вращения патрона с зенкером в пределах 30 - 3000 об/мин, мощность электродвигателя 5,5 кВт. Зенкерование производим зенкером ГОСТ 12489-71.

При зенкеровании глубина резания определяется следующим выражением:

где - диаметр зенкера, мм ();

- диаметр отверстия под зенкерования, мм( мм).

.

При зенкеровании отверстий выбираем подачу S = 1 мм\об

Скорость резания при зенкеровании равна:

где T - период стойкости зенкера, ()

- коэффициент и показатели степени, назначаемые в зависимости от вида обработки, подачи и вида материала зенкера .

Скорость резания при зенкеровании равна

Мощность, расходуемая на зенкерование равна:

где - частота вращения зенкера, об/мин;

- крутящий момент при зенкеровании, Н•м;

- кпд станка, ()

Частота вращения зенкера равна



Принимаем по паспорту 95 об/мин.

Крутящий момент при зенкеровании равен:

где - коэффициент и показатели степени, назначаемые в зависимости от вида обрабатываемого материала .

Мощность, расходуемая на зенкеровании равна:

Основное время зенкерования равно

,мин

где - длина врезания зенкера, мм(=4 мм);

- перебег при выходе из отверстия, мм(=3 мм)

Основное время равно

.

Операция 025 - наплавочная

Расчет режимов наплавки ведем по методике приведенной в [14].

Режим наплавки включает в себя показатели: величину и род тока и напряжение дуги, скорость наплавки, шаг наплавки, смещение электрода от зенита.

Величина тока зависит от диаметра электрода и от толщины детали. Сварочная дуга устойчиво горит при плотности сварочного токам не менее 25 А/мм.

Напряжение определяется по формуле:

где - ток наплавки, А, ().

Показатель характеризующий удельное значение скорости наплавки, коэффициент наплавки

где - диаметр прутка электрода, мм, ().

Скорость перемещения дуги, или скорость наплавки, обуславливается шириной валика и глубиной проплавления:

где - площадь поперечного сечения наплавленного валика, см (при ) ;

- плотность материала шва, , ().

Шаг наплавки определяется перекрытием валиков и влияет на волнистость наплавленного слоя:

Основное время при наплавке плоских деталей равно

где - ширина наплавляемого участка, мм, (мм);

- длина детали, мм, (мм).

Операция 040 - шлифовальная

После наплавления производим шлифование этих поверхностей до номинальных размеров.

Шлифование производим на плоскошлифовальном станке 3П756Л с частота вращения шпинделя с шлифовальным кругом 1000 об/мин, мощность электродвигателя 30 кВт. Шлифование производим кругом ПП 150Ч30Ч 15 А ГОСТ 2424-83.

Длина обрабатываемой поверхности . Частота вращения шлифовального круга .

При шлифовании периферией круга с радиальной подачей мощность определяется по формуле:

,

где - длина шлифования, мм, (l=170 мм);

- скорость движения круга, м/мин, ( м/мин);

- глубина шлифования, мм, (мм);

- перемещение шлифовального круга в радиальном направлении, мм/об ( мм/об);

С, r, y, q, x - поправочный коэффициент и степени для табличных условий работы,().

Тогда мощность при шлифовании равна

с учетом кпд станка мощность равна

где - кпд станка, ()

.

Значит двигатель обладает мощностью, необходимой для шлифования

Число проходов определим по следующей зависимости:

где - толщина снимаемого слоя за проход, мм ( мм);

- слой материала, снимаемый при обработке, мм ( мм).

.

Основное время будет равно



где - длина рабочего хода инструмента, м, (м);

- продольная подача, м/мин (м/мин).

.



5. Расчет экономической эффективности

Задачей экономической оценки технического решения при создании новой техники является обоснование целесообразности ее внедрения в народное хозяйство. Общая цель экономической оценки новой техники - установить, насколько проектируемые конструкции машин отвечают требованиям высокой эффективности.

Экономическую эффективность определяют при обосновании создания или модернизации выпускаемой техники; при обосновании и анализе производства и использовании новой техники; при обосновании решений и реализации организационных мероприятий и мероприятий, связанных с управлением производством; при обосновании цен производимой в отрасли продукции и др.

Далее представлен расчет экономической эффективности от внедрения кустореза с одноотвальным рабочим органом.

5.1 Расчет затрат по сравниваемым вариантам технических решений