Машины и механизмы в ландшафтном строительстве. Контрольная работа по дисциплине Машины и механизмы в ландшафтном строительстве Студент Институт иласиод курс 3
Скачать 6.13 Mb.
|
1 2 Определяем количество травяных стеблей, которое можно срезать рабочим органом триммера: __________штук стеблей tст = 0.10 мм; __________штук стеблей tст = 0,14 мм; ___________ штук стеблей tст = 0,16 мм. w Рис. 5.5. Работа триммера ВОПРОС № 6. Определение силы сопротивления стебля резанию рабочим органом газонокосилки и триммера Рабочие органы современных машин (газонокосилок и триммеров) вращаются с частотой 3500…8000 об/мин. При такой высокой частоте вращения стебель в момент контакта с рабочим органом (ножом) машины незначительно отклоняется от первоначального положения — на величину Δ (рис. 6.1 и рис. 6.2) или вообще не успевает отклониться (Δ = 0). Как показывают исследования, скорость резания υрез не должна быть ниже определенного значения – . Скорость — это так называемая нижняя критическая скорость резания, при которой перерезание стебля возможно только при наличии противорежущего подпорного элемента. По данным исследований, проведенных в Академии коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова, значения нижней критической скорости резания лежат в пределах 40…43 м/с. Рис.6.1. Расчётная схема Δ — отклонение стебля; hср — высота резания стебля; Ррез — сила резания стебля рабочим органом; υрез — скорость резания При контакте лезвия ножа со стеблем без подпорного элемента возникают два вида деформации: изгиб и растяжение. Если учесть, что величина отклонения стебля Δ незначительна (или отсутствует совсем), то изгиб не влияет на разрушение стебля. В таком случае, остается только один вид деформации — растяжение. На рис. 6.2. показано взаимодействие травяного стебля с рабочим органом газонокосилки. Рис. 6.2. Деформация стебля при взаимодействии с плосковращательным рабочим органом В Санкт-Петербургском лесотехническом университете на кафедре проектирования лесных машин создана лабораторная установка для экспериментальных исследований силы сопротивления стебля растяжению которая возникает при срезании стебля рабочим органом (рис. 6.3). Стебель жестко закрепляют в верхнем и нижнем кронштейнах. Затем при помощи талрепа стебель нагружают. Нагружение происходит до деформации стебля. При этом динамометр фиксирует значение силы, при которой произошла деформация, т.е. фиксирует значение силы растяжения стебля Рраст. По данным исследований, проведенных на данной лабораторной установке, сила сопротивления травяного стебля колеблется в пределах 17…20 Н. Исследования проводились со стеблями, имеющими параметры: - масса одного стебля — 0,35…0,47 г; - форма — плоский стебель; - толщина — 0,1 мм; - ширина — 4,0 мм; - длина — 20 см. Лабораторная установка для исследования силы сопротивления стебля резанию, Ррез Рис.6.3. Расчётная установка. 1 — опора нижняя; 2 — стойка вертикальная; 3 — талреп; 4 — кронштейн нижний; 5 — стебель; 6 — кронштейн верхний; 7 — динамометр; 8 — опора верхняя Для качественной работы плосковращательного рабочего органа газонокосилки или триммера должно быть выполнено условие: Ррез > Рсопр. Данные, полученные на данной лабораторной установке, используются, исключительно, в учебных целях. Для получения более достоверных значений установка в дальнейшее будет усовершенствована ВОПРОС № 7. Определение параметров мотокультиватора Viking HB -- 585 Назначение мотокультиватора Viking HB- 585 Мотокультиватор Viking HB - 585 предназначен для механизации ручного труда в садах, парках, приусадебных участках, для специалистов по ландшафтной архитектуре и в фермерских хозяйствах. Таблица 7.1 Возможные данные для проведения расчётов ( примеры)
Устройство и рабочий процесс мотокультиватора Общий вид мотокультиватора изображён на рис. 7.1. Рабочий процесс рабочего органа представлен на рис. 7.2. Рабочий орган (фрезерный барабан) мотокультиватора включает в себя вал 1 и установленные на нём ножи 2. Вращение рабочего органа (фрезерного барабана) производится от вала отбора мощности (ВОМ) через редуктор, установленный в корпусе мотокультиватора 9. На валу 1 установлены два защитных диска 8. Диски установлены для защиты растений. При поступательном движении рабочий орган перемещается со скоростью vт и одновременно вращается ( nро= 120 об/мин). При этом ножи 2 последовательно отрезают от почвенного массива заданный слой почвы, который называют почвенной стружкой. В результате отрезания и отбрасывания стружки, почва измельчается. Кожух защитный 3предотвращает разбрасывание почвы. В измельченную (обработанную) почву можно осуществлять посев семян и высаживание растений. Ширина обрабатываемой полосы равна ширине захвата рабочего органа. Вращение рабочего органа 2 осуществляется от двигателя 6. Рукояткой 5регулируется подача топлива. Управление мотокультиватором производится двумя рукоятками 4. Ручка 7 служит для переноса мотокультиватора. Итак, в процессе взаимодействия с почвой, рабочий орган (фрезерный барабан) совершает два вида движения – поступательное и вращательное. Для нормальной работы мотокультиватора необходимо соблюдать следующее условие: горизонтальная составляющая окружной скорости vокр должна быть значительно больше поступательной ( транспортной) скорости vт. Рис. 7.1. Мотокультиватор Viking HB 585 1 - вал; 2- рабочий орган ( фрезерный барабан); 3- кожух защитный; 4 - рукоятка управления; 5 - рукоятка подачи топлива; 6 - двигатель; 7 - ручка для переноса; 8 - диск защитный; 9 - привод вала. Рис. 7.2. Расчётная схема 1 – почвенная стружка; 2 – кожух защитный; 3 – двигатель; 4 – диск защитный; 5 – комплект ножей; 6 – почва измельчённая. Техническая характеристика мотокультиватора Viking HB 585 Заводская марка………………………………Viking HB 585(Австрия) Двигатель………………………………………….Kohler XT-6 ( США) одноцилиндровый, 4-х тактный, Частота вращения коленчатого вала двигателя , об/мин…………3000 Мощность двигателя, кВт……………………………………………3,3 Частота вращения рабочего органа, об/мин………………………..120 Ширина захвата ( обработки) почвы , см……………………........ .. 85 Глубина обработки почвы, см………………………………….....до 16 Уровень шума на рабочем месте, ДБ……………………………… 80 Масса, кг………………………………………………………………..4 Определить окружную скорость рабочего органа vокр по формуле vокр = wб R6 , где wб – частота вращения рабочего органа ( фрезерного барабана), с-1. Скоростной режим рабочего органа следующий: vокр >> vт , где vт – транспортная скорость мотокультиватора, м/с. Определить потребную мощность фрезерования почвы N потр, которая состоит из следующих слагаемых: Nпотр = Nдв + Nрез + Nотбр , где Nдв – мощность, необходимая для продвижения мотокультиватора по почве без фрезерования почвы, кВт; Nрез – мощность, необходимая для резания почвы, кВт; Nотбр – мощность, необходимая на отбрасывание отрезанной массы почвы, кВт. Мощность Nдв определяется по формуле Nпотр = 1.2 кВт Определить часовой расход топлива. необходимый на процесс фрезеровании почвы, по следующей формуле = 0,4 кг/час. где qт – удельный расход топлива двигателя мотокультиватора, г/кВт˖ч. ВОПРОС № 8. Система машин для ухода за кустарниками и деревьями в садах и парках. Мероприятия по уходу за деревьями и кустарниками в урбанизированной среде на объектах озеленения должны быть направлены на обеспечение прежде всего адаптации растительного организма, повышение степени устойчивости и декоративности. При уходе за деревьями и кустарниками на объектах озеленения необходимо учитывать специфику воздушной и почвенной среды. Минеральное питание растений, применение биологически активных химических препаратов, проведение агротехники ухода с учетом особенностей роста кроны и развития корневых систем позволяют улучшить водный и воздушный режим и обмен веществ растений, обеспечить их жизнеспособное состояние. Для ухода за растениями в садах и парках применяют большое количество машин. Наиболее распространёнными являются следующие машины: - кусторезы (рис. 8.1 и рис. 8.2); - кусторезы с удлинённой штангой (рис. 8.3); - автоподъёмники (рис. 8.4); - измельчители отходов от скашивания газонов и срезания веток кустарников и крон деревьев (рис. 8.5 и рис. 8.6). Кустроез Champion Ht625R Рис.8.1. Техническая характеристика кустореза Мощность двигателя, кВт…………………………………………………….. 0.75 Мощность двигателя, л.с………………………………………………………. …1 Длина лезвия, см…………………………………………………………… ……60 Тип ножа…………………………………………. ………………….двухсторнний Объем двигателя, куб. см……………………………………………………… 25.4 Объем топливного бака, л………………………………………………………0.65 Число ходов за одну мин………………………………………….....................3000 Масса, кг…………………………………………………………………….. ……6.5 Габариты в упаковке, мм………………………………………………00x300x300 Обрезка веток деревьев и кустарников – это одно из основных мероприятий по уходу за надземной частью растений, которое следует производить в строгом соответствии с биологическими особенностями роста и развития. Обрезка преследует различные цели: удаление сухих и поврежденных ветвей кустарников и кроны деревьев, придание им необходимых размеров и формы. Поэтому обрезка должна производиться квалифицированными специалистами. Формирование живой изгороди
Рис. 8.3. Для проведения работ по формированию крон деревьев широко применяется автоподъемники. Автоподъемник (рис. 8.4) предназначен для подъема рабочих с материалами и инструментом к кроне формируемого дерева, снятия аварийных и усыхающих деревьев и других работ, связанных с нахождением рабочих на высоте и монтируется на автомобиле марки ЗИЛ-433362 и других марок. Автоподъёмник АПТ-22 Рис. 8.4. Техническая характеристика автоподъемника АПТ-22 Максимальная высота подъема, м…………………………………………….................12,0 Максимальный вылет корзины от оси телескопа, м……………………………………………………………………….,.9,0 Угол поворота корзины в горизонтальной плоскости, град……………………………………………………… 360 Грузоподъемность, кН……………………………………………………..........................2,0 Базовый автомобиль…………………………………………………..................ЗИЛ-433362 Садовый измельчитель отходов Viking GЕ – 355 Рис. 8.5. Рабочий орган измельчителя отходов Рис. 8.6. Измельчители служат для переработки отходов - скошенных травяных стеблей и веток кустарников. В результате получается измельчённая масса, которая применяется для мульчирования поверхности почвы. Мульчирование – это покрытие почвы различными материалами. Мульчирование производят на поверхности почвы в парковых газонах, на поверхности почвы в декоративных питомниках. Для мульчирования применяются различные материалы: - торфяная крошка; - компост; - опилки; - измельчённая солома. Мульчирование уменьшает испарение влаги, предупреждает образования уплотнения почвы, защищает почву от размыва, подавляет произростание сорной растительности. Мульчирование улучшает условия почвенного питания растений. Мульчирование особенно эффективно, когда из-за недостатка влаги верхний слой почвы пересыхает. Толщина слоя при мульчировании обычно 0,5 – 1,5см. Итак, мульчирование производят при уходе за парковыми газонами, при выращивании деревьев и кустарников и при озеленительных посадках в городской среде. ВОПРОС № 9. Система машин для создания мелиоративной сети в садах и парках. Для создания мелиоративной сети в садах и парках требуется подготовка территории. Подготовка территории включает в себя срезание кустарника и мелколесья, удаление пней, крупных корней, порубочных остатков, валежника и неликвидной древесины корчевателями и другими специальными машинами. Подготовка территории должна производиться при реконструкции малоценных насаждений, осушении местности, строительстве дорожек в садах и парках, а также при закладке декоративных питомников. При подготовке территории ставится задача обеспечить возможность для проведения дальнейшей комплексной механизации работ с высоким качеством. Для создания мелиоративной сети применяются следующие основные машины: - корчеватели; - бульдозеры; - экскаваторы и плуги канавокопатели; - экскаваторы - погрузчики. Наиболее трудоемким процессом при расчистке территории является корчевание пней. Особенно большие затраты времени требуются на корчевание крупных пней. Основное требование, предъявляемые к процессу корчевания, является максимально сохранять плодородный гумусовый слой. Для корчевания пней применяются корчевальные машины различных марок -это МП-18, К-2А, КМ-1, МРП-2 и др. Корчевальная машина МП-18 (рис. 9.1) используется для корчевания крупных пней и камней, валки с корнями отдельно стоящих деревьев диаметром до 12см. Агрегатируется (соединяется) с трактором Т-170. Для планировки местности применяются бульдозеры (рис. 9.2). Экскаватор ЭО-2621А (рис. 9.3) предназначен для земляных работ в грунтах до 3-й категории в садово-парковом строительстве. Для очистки мелиоративных каналов применяются современные высокопроходимые колёсные тракторы (рис. 9.4 и рис. 9.5). Рис.9.1. Корчеватель МП-18 Техническая характеристика корчевателя Максимальный диаметр пня, см……………………………………………..65 Максимальная масса камней, кг…………………………………………..3000 Базовый трактор…………………………………………………………...Т-170 Масса эксплуатационная, кг ……………………………………………..22500 Габаритные размеры (Д*Ш*В), мм…………………….. …..7000*3100*3240 Скорость движения вперед, км/ч …………………………………..2,80 - 10,4 Рис. 9.2. Бульдозер SYANTUI Техническая характеристика бульдозера Масса, кг………………………………………………………………………………… 23500 Бак для топлива, л…………………………………………. …………………………….300,0 Габариты, м…………………………………………………………………. …5,75х3,4х3,725 Дорожный просвет, м………………………………………………………………………. 0,4 . Радиус поворота, м…………………………………………………………………………. 3,3 Ширина колеи, м……………………………………………………………………….. …..2,0 Мощность двигателя, кВт…………………………………………………………………. 162 Удельный расход топлива двигателя, г / кВт/ч……………………………………………230 Удельное давление на грунт, МПа………………………………………………………..0,067 Экскаватор ЭО-2621А выполнен на базе колесного трактора МТЗ-82. Основные узлы экскаватора: рама сварная, поворотная колонна, стрела, рукоять, рабочие органы (отвал и ковш) и механизм поворота стрелой. Сменное оборудование: ковш для работы прямой и обратной лопатой и грейферный захват. При работе экскаватора дополнительная опора создается при помощи аутригеров. Экскаваторы предназначены для разработки грунта – копания, перемещения в сторону от места разработки с погрузкой в транспорт, либо с укладкой грунта в отвал. В садово-парковом строительстве экскаваторы используют для строительства мелиоративной сети. Первая цифра характеризует эксплуатационную массу: 1 – эксплуатационная масса находится в пределах 3...6 т, 2 –6...9,5 т, 3 –12...17 т, 4 –19...30 т: вторая цифра характеризует тип движителя: 1 – гусеничный. 2 – уширенный гусеничный. 3 – колесный; третья цифра – подвеску рабочего органа: 1 – канатная; 2 – жесткая, гидравлическая; 3 – телескопическая; четвертая цифра – порядковый номер модели. Экскаватор ЭО-2621А Рис. 9.3. Техническая характеристика экскаватора ЭО-2621А Базовый трактор ……………........................................ …….МТЗ-82 Емкость ковша, м3…………………………………………………………….0,28 Глубина копания, м…………………………………………………………….4,0 Продолжительность цикла, с…………………………………………………...20 Ширина отвала, м ………………………………………………………...2,30 Дорожный просвет, м……………………………………………....................0,42 Габаритные размеры, м…………………………... ...................6,50 ´ 2,10 ´ 3,90 Масса, кг………………………………………………………….....................6100 Сменная производительность Псм (м3/час) экскаватора определяется по формуле Псм= , (м3/час), где Vк – емкость рабочего органа (ковша), м3; n – число рабочих циклов за 1 час (один цикл – 15 сек); Кн – коэффициент наполнения рабочего органа (ковша), (Кн = 0,9); Кр – коэффициент разрыхления грунта (Кр = 1,2); Кв – коэффициент использования экскаватора по времени (Кв = 0,75). Трактор высокой проходимости на создании мелиоративных каналов Рис. 9.4. Машина для очистки откосов мелиоративных каналов Рис. 9.5. ВОПРОС № 10. Трактор Т-25АЛ - форвардер с шарнирной рамой на рубках ухода Трактор состоит из одноосного моторного модуля трактора Т-25А и активного полуприцепа. На тракторе установлен манипулятор с захватом для сортиментов и стойки для размещения и крепления двухметровых сортиментов. Трактору присвоена марка Т-25АЛ ( рис. 10.1). Назначение трактора – вывозка сортиментов из-под полога леса от рубок ухода. Расстояние вывозки – 400 м. Рис 10.1. Трактор Т-25АЛ - форвардер Техническая характеристика трактора Т-25АЛ – форвардера Базовый трактор ………………………………...серийный с/х трактор Т-25А Масса трактора Т-25АЛ( без груза),кг……………………………………3100 Объем пачки, м3 1,5 Скорость движения, км/ч 1,52 - 23,86 Мощность двигателя, л.с. 30 Колесная формула…………………………………………………………...4х4 Определение сменной производительности трактора Рассмотрим три варианта транспортировки сортиментов от рубок ухода. Данные для расчётов. приведены в табл. 10.1. Определяем сменную производительность Псм (м3/см) по следующей формуле: Q, где Tсм – время чистой работы трактора на вывозке сортиментов от рубок ухода, мин.: Tсм = 60 · tсм · Kт.г · Kр · Kпр , мин. где tсм – время продолжительности смены (8 часов); Kт.г – коэффициент, учитывающий техническую готовность трактора и технологического оборудования (остановки в случае поломки, заправки топливом и смазочными материалами, преодоление непредвиденных препятствий ), (Kт.г = 0,9); Kр – коэффициент, учитывающий рельеф местности (замедление движения при наличии подъемов и спусков), (Kр = 0,95); Kпр – коэффициент, учитывающий проходимость трактора в сложных условиях, т. е. в зависимости от коэффициента сцепления ходовой части с почвой, φсц : φсц = 0,5 Kпр = 0,45 φсц = 0,7 Kпр = 0,65 φсц = 0,8 Kпр = 0,75 Данные по значениям Kпр получены на основании многочисленных испытаний, проведенных кафедрой «Проектирования специальных лесных машин» на колесных тракторах с шарнирной рамой при работе на рубках ухода под пологом леса и при движении по технологическим коридорам. tпод – норматив времени на подготовительные работы по обслуживанию рабочего места, мин (tпод = 32 мин.); tотд – норматив времени на отдых и личные надобности рабочих, мин (tотд = 28 мин.); tр.х - время движения трактора с грузом до места разгрузки, мин (верхний склад); tх.х -- время движения трактора без груза до места производства работ. tрх = ; мин, где ℓтр – среднее расстояние вывозки сортиментов, м (ℓтр = 400 м); vр.х – скорость движения трактора в полностью загруженном (Q = 1,5 м3) состоянии, (для трактора Т-25А и Т-25АЛ vр.х = 1,0 м/с или 60 м/мин) мин, где vх.х –скорость движения трактора без груза, (для трактора Т-25А и Т-25АЛ vх.х = 1,6 м/с или 96 м/мин); tпер – время, затрачиваемое на переезд от одной пачки к следующей, мин (tпер = 4 мин.); tпогр – время, затрачиваемое на погрузочно-разгрузочные работы, мин (tпогр = 5 мин.); tн – время, неучтенных потерь времени, мин (tн = 3 мин.); Q – объем транспортируемой пачки сортиментов за один рейс, м3 (Q = 1,5 м3); Сумма значений времени в знаменателе формулы расчета сменной производительности Псм составляет время рабочего цикла Тцикла . Подставляя данные, получаем следующее выражение: Тцикла = 6,7 + 4,2 + 4 + 5 + 3 = 22,9 мин Данные заносим в табл. 10.1. По полученным, в результате измерений и расчётов данным, строится график зависимости Тсм от коэффициента проходимости Кпр. Используя полученные данные, построим также графики изменения Псм от чистого времени рабочего цикла, от скорости движения с грузом и без груза и др.( по заданию преподавателя). Графики строить используя программу Excel. Таблица 10.1 Данные для расчета сменной производительности Псм
Порядок действий в программе Excel при оформлении графиков 1. Открываете Excel. Режим работы клавиатуры Английский [США]. 2. Набираете таблицу: в одном столбике значения оХ, во втором значения по оY. 3. Выделяете левой кнопкой мыши область диаграммы – то есть созданную таблицу. 4. Дальше: Вставка – Диаграмма. 5. Открывается диалоговое окно, состоящее из 2-х окошечек – левого и правого: В левом окошке выбираем тип диаграммы – в нашем случае это график, в правом – вид диаграммы. Потом необходимо нажать кнопку ДАЛЕЕ. 6. Откроется « шаг 2»построения диаграммы: Здесь ничего менять не надо. Снова нажимаем кнопочку ДАЛЕЕ. 7. Открывается диалоговое окно под названием «шаг 3». Здесь во вкладке заголовки нужно подписать название осей. Там будет справа картинка будущей диаграммы, а слева написано: Название диаграммы, под ней окошечко, куда вписывают значения Оси X (Ось X – ось категорий). ОХ – Кпр . Аналогично с осью ОY. (ОY – ось значений): Тсм. (Под осью ОХ и под осью ОY имеются окошечки). Нажимаем кнопку ДАЛЕЕ. 8. Открывается «шаг4» построения. Здесь тоже менять ничего не надо. Нажимаете ГОТОВО и на листе появляется график. 9. Для того чтобы поменять цвет фона нужно навести на него курсор (только именно на «ОБЛАСТЬ ПОСТРОЕНИЯ ДИАГРАММЫ», а не на «линии сетки»), нажать ПРАВОЙ кнопкой мыши и из выпавшего списка выбрать «ФОРМАТ ОБЛАСТИ ПОСТРОЕНИЯ». В правом окошечке с заголовком «заливка» выбрать нужный цвет. 10. Если нужно сделать оси более жирными, то нужно щёлкнуть именно по ним (по каждой в отдельности), чтобы на оси появились чёрные квадратики. И потом, держа указатель наведённым на ось (должна всплыть подсказка «Ось Y(значений)» нажать правой кнопкой мыши и выбрать Формат оси. Там выбрать нужную толщину линии и нажать ОК. То же самое сделать для ОХ. 11. Если не нужна справа ЛЕГЕНДА «Ряд 1», то нужно щёлкнуть по ней, чтобы появилась рамочка с чёрными квадратиками и нажать DELETE или правая кнопка мыши – ОЧИСТИТЬ. Она должна исчезнуть. 12. ИТАК, график построен. Данные для построенияпостроение графика
Рис. 10.2. График изменения Тсм в зависимости от значений Кпр Библиографический список 1. Александров В.А., Козьмин С.Ф., Спиридонов С.В. Механизация лесохозяйственных работ. Машины и механизмы: Текст лекций. СПб.: СПб ГЛТА, 2004. 132 с.2. Гуцелюк Н.А. Технология и система машин в лесном и садово-парковом хозяйствах: учебное пособие для студентов вузов / Н. А. Гуцелюк,С. В. Спиридонов. – СПб.: «Профикс», 2008, --696с. 3. Козьмин С.Ф. Механизация лесного хозяйства и садово-паркового строительства. Машины и механизмы: справочник. –СПб.: СПбГЛТА, 2006. –408с. 4. Козьмин С.Ф. Машины и механизмы в ландшафтном строительстве: методические указания: методические указания / С.Ф Козьмин.—СПб.: СПбГЛТУ, 2016. – 136 с. 1 2 |