Кусторез на базе трактора Т-170

Технологическая схема произ. работ.dwg

Отвал срезанного кустарника.
Траектория движения кустореза.
Технологичекая схема

РО кусторез.dwg

Рабочее оборудование
*Размеры для справок.
Трущиеся поверхности смазать смазкой ЦИАТИМ-201 ГОСТ
Остальные ТТ по СТБ 1022-96.

Чертеж общего вида.dwg

Базовый трактор Т-170
Угол установки отвала в плане
Эксплуатационная масса
Рабочее оборудование
Техническая характеристика
Технические требования
Размеры для справок.

Спец на РО.dwg

Схема гидравлическая.dwg

Гидрораспределитель Р-150
Фильтр 1.2.40-35063
Схема гидравлическая

ПЗ кусторез ГОТОВАЯ ЗАПИСКА.doc

Анализ научно-технической и патентной
литературы по теме дипломного проекта .8
Технические расчеты проектируемого кустореза
1 Выбор и расчет основных параметров кустореза .36
2 Тяговый расчет .39
3 Проверка работоспособности кустореза 41
Проектирование технологической схемы
производства работ кустореза ..46
Технология изготовления ножа кустореза
1 Назначение и выбор заготовки для ножа кустореза 50
2 Проектирование маршрута изготовления
и соответственного оборудования 51
3 Расчет режимов обработки и норм времени .52
Расчет экономической эффективности
1 Расчет затрат по сравниваемым
вариантам технических решений 67
2 Расчет суммарного экономического эффекта ..71
Список использованных источников 90
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.
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 подъемаопускания. 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
- ротор - измельчитель в кожухе; 2 - толкающие брусья; 3 - гидроцилиндры подъема опускания ротора; 4 - защитная конструкция 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-8082: бульдозер МП-18-8; корчеватель МП-18-6 (рисунок 1.5а); машина для глубокого фрезерования земель МТП-44Б; погрузчик П-485 на тракторе К-700; комплект сменного рабочего оборудования на трактор МТЗ ПФС-075.[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.
Конструктивная ширина захвата м
Производительность за час основного времени га
Рабочая скорость кмч
Угол установки ножей в плане град.
Диаметр срезаемых стволов см
Высота срезаемых деревьев м
Параметры дисковой фрезы:
частота вращения мин -1
Параметры отладчика:
Габаритные размеры мм:
Давление гусениц трактора на грунт кПа
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:
– 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-23 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-23 приведены в таблице 1.2.
Кусторез-осветлитель КОМ-23 состоит из рабочего органа смонтированного спереди трактора (рисунок 1.6).
Таблица 1.2 – Техническая характеристика кустореза-осветлителя КОМ-23.
Рабочая скорость кмч не менее
Диаметр фрез по концам режущих кромок мм
Частота вращения фрезы обмин
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
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 06-14 т.
Рисунок 1.6 - Кусторез-осветлитель с механическим приводом КОМ-23: 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»
Ширина захвата рабочего органа м
Тип привода рабочего органа
Угол наклона кустореза к горизонту
Число оборотов устройства режущего обмин
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
Предохранительный клапан
Рисунок 1.7 – Кусторез «Бобер-1М»
Рисунок 1.8 - Трактор-кусторез УЭС-330Г
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
Наибольшее из средних давлений
гусеницы на грунт МПа
Мощность двигателя кВтл.с.
Скорость движения кмч
Габаритные размеры (без измельчителя)
Таблица 1.5– Техническая характеристика кусторезного оборудования
Давление в гидросистеме bar
Габаритная ширина мм
Частота оборотов ротора обмин
Тип и число резцов шт
Максимальный диаметр среза
растительности «напроход» см
Максимальное углубление см
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 обмин.[5]
Расчистку строительной полосы от тонкомерного (подлесок кустарник) и мелкого леса производят бульдозером продольными проходами с перекрытием предыдущих проходов на 05 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 роторнаярубительная 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
Минимальная требуемая
мощность трактора л.с.
клиноременная 6 ремней
Скорость вращения ротора обмин
Ширина скашивания мм
Привода открывания кожуха
для выброса материала
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:
Скорость передвижения кмч не более
Привод рабочего органа
Гидравлический от ВОМ трактора
Частота вращения ВОМ обмин
Продолжение таблицы 1.7
Управление манипулятором
Гидравлическое от насоса трактора
- ширина окашиваемой полосы м
- частота вращения ротора обмин
- окружная скорость ножей ротора мс
- наибольшее расстояние до обрабатываемого участка от продольной оси трактора м
- ширина обрабатываемого участка м
- частота вращения пил обмин
- окружная скорость пил мс
- наибольшее расстояние до обрабатываемого участка в высоту от поверхности дороги м
- максимальный диаметр срезаемых сучьев мм
Обслуживающий персонал
оборудования (с одним рабочим органом) кг
Габаритные размеры в транспортном положении мм
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-17 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
Т-130 МЗБГС; Т-130 БГ-1
Продолжение таблицы 1.8
Глубина фрезерования мм:
на минеральной почве
на торфоболотной почве
Максимальный диаметр стволов измельчаемых
Привод рабочих органов
Производительность в час основного времени га
Частота вращения фрезы мин-1
Габаритные размеры мм
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 (у машин с неповоротным рабочим органом рама образуется из боковых брусьев и органа).
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].
Продолжение рисунка 1.14
Рисунок 1.14 - Конструкции толкающих рам:
– 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 подъемаопускания.[10]
Рисунок 1.15 - Бульдозерное оборудование с прямым отвалом:
- бульдозерный отвал; 2 - толкающий брус; 3 - гидроцилиндры подъемаопускания 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 подъемаопускания 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:
- толкающий брус; 25 - 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:
- отвал; 1' - поворот отвала в плане; 2 - вертикальный подкос; 3 - гидроцилиндры подъемаопускания 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.
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.)
Частота вращения обмин:
..коленчатого вала двигателя
при номинальной мощности
Продолжение таблицы 2.1
Удельный расход топлива при
номинальной эксплуатационной
мощности гкВт*ч (гэ. л.с.-ч)
Применяемое топливо для:
..основного двигателя
..пускового двигателя
смесь бензина автомобильного А-72 или А-76 с моторным маслом дизеля в соотношении 20:1 по массе
Вместимость топливного бака л
Удельное давление на почву с задним
механизмом навески МПа (кгссм2)
Масса конструктивная кг
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
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=01).
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 мс ();
- 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 ().
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]
- коэффициент трения гусениц по грунту ()[13 стр.250];
- ширина гусеницы м ()
Изгибающий момент для наклона ствола [12 стр. 117]
где - удельное сопротивление изгибу ствола кН (кН);
- диаметр ствола м (м)
Тогда удерживающий момент численно равен
Сравнивая момент поворачивающий и удерживающий получим т.е. .
Коэффициент запаса горизонтальной устойчивости равен
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 3.1б) 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:
– зона подлежащая лесоочистке;
– 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:
- кустарник; 2 – отвал срезанного кустарника; 3 – кусторез; 4 – траектория движения кустореза
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 .
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
Станок для гидроабразивной резки WJ 2030В-1Z-EKO
Водно-абразивный состав
линейка стальная 1000мм ГОСТ 497-75; штангенциркуль ШЦ-1-125-001 ГОСТ 166-89
Б75 стол поворотный с нониусом
Станок вертикально сверлильный 21104Н7Ф4
Зенкер 2320— 2565 h8 ГОСТ 12489—71;
штангенциркуль ШЦ-1-125-001 ГОСТ 166-89
Продолжение таблицы 6.1
Линейка стальная 1000мм ГОСТ 497-75; штангенциркуль ШЦ-1-125-001 ГОСТ 166-89;
Сормайт прутковой Пр-С27 ГОСТ 21449-75(d=6мм)
Установка для закалки ТВЧ
Индуктор для закалки плоских деталей
Пресс гидравлический ПСГ-621 призмы
Индикатор часового типа ИЧ02-0001 ГОСТ 577-68; стойка С-I (07201) штатив Ш-II Н ГОСТ 10197-70.
Станок плоскошлифовальный 3П756Л плита магнитная
Круг ПП 150×30× 15 А ГОСТ 2424-83; линейка стальная 1000мм ГОСТ 497-75; штангенциркуль ШЦ-1-125-001 ГОСТ 166-89
Линейка стальная 1000мм ГОСТ 497-75; штангенциркуль ШЦ-1-125-001 ГОСТ 166-89
Подробный технологический маршрут изготовления приведен в Приложении Б.
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 55кВт.
Диаметр фрезы D=160 мм фреза 2210-0063 ГОСТ 9304-69.
Назначим режим резания.
Назначаем подачу на зуб фрезы. По [8] Sz=01-022 ммоб. Принимаем Sz=02 ммоб.
Подача на оборот шпинделя
где z – количество зубьев фрезы;
Назначаем период стойкости фрезы в минутах основного времени Тр=160мин.
Скорость резания VP определим из формулы
где – скорость резания ммин (ммин);
– коэффициент зависящий от обрабатываемого материала () ;
– коэффициент зависящий от типа материала и стойкости инструмента ();
– коэффициент зависящий от толщины детали ();
Рассчитываем число оборотов шпинделя станка n обмин соответствующее найденной скорости главного движения резания:
где – диаметр фрезы мм (мм);
– скорость резания ммин (ммин);
Корректируем частоту вращения по данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения
Тогда уточним величины Vp ммин по принятым значениям обмин:
Определяем длину рабочего хода суппорта 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
где - подача на зуб фрезы ммоб (ммоб);
– количество зубьев фрезы ();
- число оборотов шпинделя станка обмин (обмин).
Рассчитаем основное технологическое время
где – длинa рабочего хода суппорта мм (мм);
- скорость движения подачи мммин (мммин);
Найдем мощность резания
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);
При этом условии кВт
Тогда мощность резания
Проверка достаточности мощности.
Мощность резания с учетом кпд станка
Обработка возможна так как мощность фрезерного станка 6Б75 равна 44 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 обмин мощность электродвигателя 55 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 ().
Мощность расходуемая на сверление равна:
где - частота вращения сверла обмин;
- крутящий момент при сверлении Нм.
Частота вращения сверла равна:
По паспорту 580 обмин.
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:
Переход 2 - Производим зенкерование фасок в отверстиях.
Зенкерование производим на сверлильном станке 21104Н7Ф4 с частотой вращения патрона с зенкером в пределах 30 – 3000 обмин мощность электродвигателя 55 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 ммоб
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 обмин;
- крутящий момент при зенкеровании Нм;
Частота вращения зенкера равна
Принимаем по паспорту 95 обмин.
Крутящий момент при зенкеровании равен:
Мощность расходуемая на зенкеровании равна:
Основное время зенкерования равно
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 Амм.
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 обмин мощность электродвигателя 30 кВт. Шлифование производим кругом ПП 150×30× 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 (
– скорость движения круга ммин ( ммин);
– глубина шлифования мм (мм);
– перемещение шлифовального круга в радиальном направлении ммоб( ммоб);
С r y q x – поправочный коэффициент и степени для табличных условий работы().
Тогда мощность при шлифовании равна
с учетом кпд станка мощность равна
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 ммин (ммин).
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.
1 Расчет затрат по сравниваемым вариантам технических решений
Пересчитаем цену машины в долларах (Ц=50000) по курсу НБ РБ в белорусские рубли по которому один доллар равен 3000 белорусских рублей. Тогда цена базовой машины 150000 тыс.руб.
Рассчитаем налоги (по белорусскому законодательству):
Отчисление единым платежом в фонд поддержки производителей сх продукции и в дорожный фонд (ставка налога 25%100%)
Налог на добавленную стоимость (НДС) ( ставка налога 20%120%);
Прибыль балансовая Пбал определяется по следующему выражению:
где ФЗП - фонд заработной платы средний по машиностроению 1% от цены изделия тыс.руб:
ФЗП =001150000=1500тыс.руб.
- отчисления на социальное страхование 35 % от ФЗП тыс.руб:
=0351500=525тыс.руб.
- отчисления в фонд занятости 1% от ФЗПтыс.руб.
(Кб=10500тыс.руб. - расчеты приведены ниже)
А - амортизация среднюю норму амортизации примем на уровне 5% от стоимости капиталовложений тыс. руб:
А =00510500=5250 тыс. руб.
МЗР - материальные затраты в цене продукции примем на уровне 60% от цены продукции тыс. руб:
МЗР=15000006=90000 тыс.руб.
Пбал=150000-4260-25500-525-15-5250-90000=23460 тыс.руб.
Налог на недвижимость определяется по следующему выражению(ставка-1%):
Налог на прибыль ставка 24% определяется следующим выражением:
Определим чистую прибыль по следующему выражению:
Рассчитаем налоги входящие в себестоимость:
Чрезвычайный налог на ликвидацию последствий аварии на Чернобыльской АЭС 4% от ФЗП:
Полная себестоимость машины определим по формуле:
где ФЗП - фонд заработной платы примем на среднем уровне по машиностроению 1% от Ц т.е. ФЗП=1500тыс.руб.
А-амортизация А=5250тыс.руб.
Осс - отчисления на социальное страхование 34% от ФЗП
Офз-отчисления вгосударственный фонд занятости 1%от ФЗП
Сб =90000+5250+1351500=97290тыс.руб.
Найдем рентабельность по себестоимости по следующему выражению:
Рс =17032х100%97290=18%
Полную себестоимость проектируемой машины определим
методом удельных показателей по следующей формуле:
где Go Gб - соответственно масса базовой и проектируемой
где Сб - полная себестоимость базовой машины тыс. руб.
Со = 97290132144=89183тыс.руб.
Рассчитаем прибыль при производстве проектируемой машины
результаты сводим в таблицу 5.1.
Таблица 5.1 - Результаты расчетов проектируемой машины.
Полная себестоимость
Фонд заработной платы
Отчисления на соцстрах и фонд занятости
Чрезвычайный налог и отчисления на ДДУ
Капитальные вложения Ко
Материальные затраты
Цена за вычитом Осх и Ож
Налог на недвижемость
2 Расчет суммарного экономического эффекта
Годовой экономический эффект полученный в результате инвестирования проектируемого технического решения за счет средств хранящихся на банковском счете определяется по следующей формуле:
где ΔП-годовая дополнительная прибыль остающаяся на нуждыпредприятия при инвестициях обеспечивающий реализацию проектируемого технического варианта;
И - величина инвестиций в проектируемом техническом варианте определяется по формуле:
- капитальные вложения соответственно по базовому ипроектируемому вариантам тыс. руб.
Соотношение капвложений в производство и себестоимостью для базового варианта 07 а для проектируемого принимаем равным 071 вследствие незначительной сложности монтажа и освоения новых технологий применяемых для изготовления изделия. - реальный банковский процент за пользование кредитом в десятичном виде. Он определяется по следующей формуле:
- номинальный банковский процент за пользование кредитом в десятичном виде = 080;d - среднегодовой дефлятор(d=2).
Определим экономический эффект от выпуска одной машины для производства
Кб = 07150000=10500тыс.руб.
Ко = 075210000=157500 тыс.руб.
Эп=(22789-17032)-(157500-10500) 04=2257тыс.руб.
Теперь найдем экономический эффект от выпуска одной машины для потребителя. Исходные данные таблица 5.2.
Таблица 5.2- Исходные данные
Цена продажи машины (Ц) тыс.руб.
Доставка (5% от цены) ( Т ) тыс.руб.
Производительность(Пр)гач
Расход топлива ( Q ) (тыс.рубч)
Стоимость ТОиР тыс.руб
Срок эксплуатации ( Г ) лет
Норма амортизации ( А ) %
Зарплата машинистатыс. рубч
Зарплата рабочих на ТО и Р тыс.рубч
Количество маш-час работы в году Ч
Цена продажи услуг (Цм) тыс.руб
Прямые затраты на годовую выработку определим по формуле:
где - затраты на зарплату основных и дополнительных рабочих тыс.рубч.
- затраты на топливо тыс.руб.ч.
- затраты на ТО и ремонт тыс.руб.год.
и -часовая оплата труда основных и дополнительных рабочих
основных и дополнительных рабочих;
Ч- количество часов работы в году.
Результаты расчетов затрат сводим в таблицу 5.4 прибыли в таблицу 5.5.
Таблица 5.4 - Результаты расчетов затрат
Таблица 5.5 - Результаты расчетов прибыли
Продолжение таблицы 5.5
Выручка за вычетом Осх и Ож
Налог на недвижимость
Экономический эффект потребителя Ээ
Экономический эффект в народном хозяйстве:
Таблица показателей экономической эффективности дана в таблице 5.6.
Таблица 5.6 – Показатели экономической эффективности
Показатель эффективности
Себестоимасть изготовления изделия
в том числе по статьям затрат:
Продолжение таблицы 5.6
основная заработная плата
амортизация оборудования и зданий
Налоги не включаемые себестоимость
Прибыль на одно изделие
Эффект на изделие в производстве
Текущие затраты на изделие
Экономический эффект у потребителя
Сумм. эффект в нар. хоз на изделие.
Конструкция рабочего места и взаимное расположение всех его элементов (сиденье органы управления средства отображения информации и т. д.) соответствуют антропометрическим физиологическим и психологическим требованиям а также характеру работы.
Рабочее место организовано в соответствии с требованиями стандартов технических условий и (или) методических указаний по безопасности труда.
Конструкцией рабочего места обеспечено выполнение трудовых операций в пределах зоны досягаемости моторного поля. Зоны досягаемости моторного поля в вертикальной и горизонтальной плоскостях для средних размеров тела человека приведены на рисунке 6.1 6.2.
Рисунок 6.1 – Зоны комфорта и досягаемости:
H(L)IJK – зона комфорта; H(L)MNO – зона досягаемости.
Рисунок 6.2 – Зона досягаемости органов ручного управления
По определению ГОСТ 12.1.005—88 рабочим местом (РМ) называют место постоянного или временного пребывания работающих в процессе трудовой деятельности. Во многих строительных машинах РМ оборудуют в специальных кабинах. Для обеспечения безопасности кабина должна иметь достаточные защитные свойства от действия механической силы безопасный вход и выход размеры и оборудование РМ должны отвечать требованиям эргономики. Кабина также должна иметь необходимую обзорность.
Эргономика как наука о едином биотехническом комплексе «человек — машина — среда» предъявляет следующие требования к оборудованию рабочих мест: достаточные размеры рабочего пространства РМ правильный выбор рабочей позы правильная организация информационного и моторного поля РМ обеспечение комфортных или допустимых условий производственной среды рациональные конструкции вспомогательных устройств и интерьер.
Информационное поле — пространство РМ с размещенными в нем средствами отображения информации и другими источниками сведений используемыми в процессе трудовой деятельности. Информационное поле имеет размеры показанные на рисунке 7.3. Учитывая свойства зрения человека информационное поле разделено на три оны: зона 1 ограничена углами ±15° от нормальной линии взора; зона 2—углом ±30°; зона 3 — углом ±60°. В зоне 1 рекомендуется размещать наиболее важные и часто используемые приборы требующие более двух наблюдений в минуту в зоне 2 — частое наблюдение информации менее двух операций в минуту но не более двух операций в час. Зона 3 допускает размещение редко используемых приборов. Правильная организация информационного поля требует располагать средства отображения информации в соответствующих зонах поля с учетом частоты и значимости поступающей информации типа средств отображения информации точности и скорости слежения и считывания.
Рисунок 6.3 – Информационное поле рабочего места
Моторное поле — пространство рабочего места с размещенными органами управления в котором осуществляются двигательные действия машинистов по управлению машиной. Моторное поле должно обеспечивать выполнение трудовых операций в пределах зоны его достигаемости (зона 3) в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Выполнение трудовых операций «часто» и «очень часто» должно обеспечиваться в пределах зоны легкой досягаемости (зона 2) и оптимальной зоны моторного поля (зона 1) (рисунок 6.4).
Рисунок 6.4 – Моторное поле рабочего места
Общие требования к размещению средств отображения информации—по ГОСТ 22269-76.
При эксплуатации кустореза должны быть выполнены требования обеспечивающие предупреждение или снижение воздействия на работающих следующих опасных и вредных производственных факторов:
движущихся машин их рабочих органов и частей а также перемещаемых машинами изделий конструкций материалов;
обрушивающихся грунтов и горных пород;
повышенной загазованности запыленности и влажности воздуха рабочей зоны;
расположения рабочего места на значительной высоте относительно поверхности земли (пола);
повышенной или пониженной температуры воздуха на рабочем месте;
повышенного уровня вибрации на рабочем месте;
повышенного уровня шума в рабочей зоне;
недостаточной видимости рабочей зоны из кабины машиниста;
физических и нервно-психических перегрузок машинистов.
Безопасность процесса эксплуатации кустореза должна обеспечиваться:
использованием машин в соответствии с проектом производства работ (технологическими картами) содержащим решения по выбору типа машин и места их установки и (или) схемы движения машин с учетом особых условий работы машин вблизи линий электропередачи выемок по применению ограждающих и сигнальных устройств для ограничения доступа работающих в опасную зону машины использованию средств связи для согласования действий машиниста с рабочими а также другие меры по предупреждению воздействия на работающих опасных и вредных производственных факторов организацией производящей работы;
поддержанием работоспособного состояния машины в соответствии с требованиями эксплуатационной и ремонтной документации организацией на балансе которой она находится а при передаче машин во временное пользование - организацией определяемой договором на передачу;
обучением работающих безопасности труда в соответствии с требованиями ГОСТ 12.0.004-79;
применением работающими средств индивидуальной защиты.
К управлению техническому обслуживанию и ремонту кусторезов допускаются лица прошедшие обучение и имеющие право на выполнение работы соответствующей их квалификации.
При эксплуатации кусторезов следует руководствоваться ГОСТ 25646-83 ГОСТ 12.1.013-78 стандартами на технологические процессы с использованием машин правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей и правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей утвержденных Проматомнадзором а также требованиями эксплуатационной и ремонтной документации по предупреждению воздействия на работающих опасных и вредных производственных факторов.
К использованию допускаются кусторезы в работоспособном состоянии. Перечень неисправностей и предельных состояний при котором запрещается эксплуатация машин определяется эксплуатационной документацией.
При выборе типа машин для производства работ необходимо чтобы техническая характеристика машины соответствовала параметрам технологического процесса и условиям работ.
Использование машин следует осуществлять если температура окружающего воздуха скорость ветра и влажность соответствуют значениям указанным в эксплуатационной документации на машину.
До начала работ с использованием машин необходимо определить рабочую зону машины границы опасной зоны средства связи машиниста с рабочими обслуживающими машину и машинистами других машин.
При использовании кусторезов должна быть обеспечена обзорность рабочей зоны с рабочего места машиниста. В том случае когда машинист управляющий машиной не имеет достаточного обзора или не видит рабочего (специально выделенного сигнальщика) подающего ему сигналы между машинистом и рабочим (сигнальщиком) необходимо устанавливать двустороннюю радиосвязь или телефонную связь.
Рабочая зона машины в темное время суток должна быть освещена. Нормы освещенности в соответствии с правилами по проектированию электрического освещения строительных площадок.
При использовании кусторезов в режимах установленных эксплуатационной документацией уровни шума вибрации запыленности загазованности не должны превышать значений установленных ГОСТ 12.1.003-83 ГОСТ 12.1.012-90 ГОСТ 12.1.005-88.
Использование машин в охранных зонах электропередачи в соответствии с ГОСТ 12.1.013-78.
Работающие должны быть удалены из машин в специальные укрытия.
При необходимости использования машин в экстремальных условиях (срезка грунта на уклоне расчистка завалов) следует применять машины оборудованные средствами защиты предупреждающими воздействие на работающих опасных производственных факторов возникающих в указанных условиях.
При выполнении ремонта и технического обслуживания базовых автомобилей строительных машин требования безопасности - по ГОСТ 12.3.017-79.
Техническое обслуживание и текущий ремонт машин следует осуществлять в оборудованных помещениях или площадках. Для производства технического обслуживания и ремонта в условиях эксплуатации машина должна быть выведена из рабочей зоны.
Допустимые уровни шума на рабочих местах - по ГОСТ 12.1.003-83 допустимые уровни вибрации - по ГОСТ 12.1.012-90 воздух рабочей зоны - по ГОСТ 12.1.005-88.
Пожарная безопасность на рабочих местах должна обеспечиваться в соответствии с ГОСТ 12.1.004-85 и правилами пожарной безопасности для промышленных предприятий.
Заправка машин должна производиться закрытым способом в специально отведенных местах.
Смазочные лакокрасочные и легковоспламеняющиеся материалы следует хранить отдельно друг от друга в специально оборудованных складских помещениях или площадках.
Рабочие места при техническом обслуживании и текущем ремонте машин должны быть оборудованы комплектом работоспособных ручных машин (инструмента) приспособлений инвентаря грузоподъемными машинами и средствами пожаротушения.
Техническое обслуживание и ремонт машин следует осуществлять только после остановки машины выключения двигателя (привода) при исключении возможности случайного пуска двигателя самопроизвольного движения машины и ее частей снятия давления в гидро- и пневмосистемах кроме случаев которые допускаются эксплуатационной и ремонтной документацией.
Пользование открытым огнем для разогрева агрегатов и узлов не допускается.
Части машин перемещающиеся под действием собственной массы при техническом обслуживании и ремонте должны быть заблокированы механическим способом или опущены на опору с целью исключения их самопроизвольного перемещения.
При техническом обслуживании машин с электроприводом должны быть приняты меры не допускающие случайной подачи напряжения на ремонтируемое оборудование. Плавкие вставки предохранителей в цепях питания токоприемников должны быть вынуты пусковые устройства закрыты на замок и на них вывешены запрещающие знаки безопасности с поясняющей надписью "не включать - работают люди".
Транспортирование кусторезов железнодорожным водным и воздушным транспортом следует осуществлять в соответствии с правилами действующими на транспорте указанных видов.
При перемещении машин своим ходом на буксире или на транспортных средствах по дорогам общего назначения должны быть соблюдены правила дорожного движения утвержденные ГАИ.
При транспортировании машин через естественные препятствия или искусственные сооружения а также в условиях не предусмотренных эксплуатационной документацией должен быть разработан проект производства работ содержащий технические и организационные решения по безопасному транспортированию машины.
При подготовке кусторезов к транспортированию или длительному хранению необходимо:
в процессе монтажа и демонтажа машин перемещение сборочных единиц выполнять с применением грузоподъемных устройств оснащенных грузозахватными приспособлениями обеспечивающими устойчивость перемещаемого груза;
очистку мойку машин и нанесение защитных покрытий выполнять с обязательным применением работающими средств индивидуальной защиты используя пожаробезопасные технические моющие средства.
При хранении машина должна быть поставлена на подкладки применены башмаки (упоры) исключающие ее самопроизвольное перемещение навесное оборудование должно быть опущено до упора а также выполнены другие мероприятия предусмотренные эксплуатационной и ремонтной документацией.
При хранении машин в межсменное время организации кратковременного (от десяти дней до 2 мес.) и длительного хранения (свыше 2 мес.) должны быть предусмотрены меры обеспечивающие пожарную безопасность машины.
Работающие должны обеспечиваться средствами индивидуальной защиты выдаваемыми им в соответствии с нормами утвержденными в установленном порядке.
Средства коллективной защиты установленные на машине должны отвечать конструкторской документации на машину.
Контроль за техническим состоянием строительных машин должен осуществляться в соответствии с ГОСТ 25646-83.
Контроль за обучением работающих правилам техники безопасности при производстве работ должен проводиться в порядке установленном ГОСТ 12.0.004-91 и строительными нормами и правилами по технике безопасности в строительстве.
Контроль вибрационных характеристик машин - по ГОСТ 12.1.012-90.
Контроль шумовых характеристик машин - по ГОСТ 12.1.023-80 или ГОСТ 12.4.095-80 в зависимости от типа машины.
Контроль требований пожарной безопасности - по ГОСТ 12.1.004-76.
Контроль за концентрацией вредных веществ и параметров микроклимата воздуха рабочей зоны - по ГОСТ 12.1.005-88.[15]
Запрещается работать на кусторезе не оснащенном огнетушителем.
Запрещается работать на погрузчике при обнаружении даже незначительных подтеканий топлива из бака топливо-подтеки насухо вытереть вопроводов или других агрегатов подачи топлива.
Нельзя перевозить на машине легковоспламеняющиеся жидкости такие как пусковые средства бензин или топливо не закрепив плотно содержащие их сосуды.
Во избежание пожара удалить перед работой скопившийся мусор и отремонтировать те места в которых наблюдается утечка масла или топлива.Не хранить на кусторезе промасленные или смоченные топливом обтирочные материалы. Не работать в промасленной одежде.
Не подносить к топливному баку и баку с рабочей жидкостью открытый огонь.
Не курить при их заправке. После заправки вытереть насухо все подтеки.
Не допускать течи в баках и трубопроводах. При их обнаружении устранить а подтеки насухо вытереть.
Не подогревать составные части кустореза открытым пламенем.
Следить за состоянием контактов изоляции и надежностью крепления электрических проводов. Искрение в местах повреждения изоляции или при ослаблении крепления в местах подсоединения проводов может вызвать пожар особенно в летнее время года. При остановке двигателя выключить выключатель «массы».
В случае воспламенения топлива или смазки пламя засыпать песком землей или закрыть брезентом. Ни в коем случае не заливать горящую смазку или топливо водой. [15]
Эффективное использование парка машин на сегодняшний момент является первоочередной задачей стоящей перед эксплуатирующими организациями.
Для сокращения простоев машин а также повышения коэффициентов использования производится переоборудование имеющегося парка машин с учетом технологических процессов затрат на производство работ амортизацию машин и т.д.
В данном дипломном проекте разработан одноотвальный кусторез с пассивным рабочим органом.
Произведены соответствующие расчеты которые показали что спроектированный кусторез при работе не перегружает двигатель и рабочее оборудование. Произведены расчеты основных параметров рабочего оборудования произведен проверочный расчет горизонтальной устойчивости кустореза при столкновении кустореза с большим деревом. Разработана технологическая схема.
Расчет экономической эффективности показал что общий экономический эффект от внедрения новой конструкции рабочего оборудования кустореза приходится в основном на эксплуатацию и составляет 10749 тыс. руб.
При проектировании кустореза были учтены требования стандартов предъявляемые к конструкции рабочего оборудования уровню шума рабочему месту. Предусмотрены требования к мерам безопасности при эксплуатации кустореза.
Список использованных источников
Домбровский Н.Г. Гальперин М.И. Строительные машины. Учебник для вузов по спец. “строительные и дорожные машины и оборудование”. М.: Высшая школа 1985. - 224 с.
Асмоловский М.К. Механизация лесного и садово-паркового хозяйства: Учеб. пособие для студентов специальностей «Лесное хозяйство» и «Садово-парковое строительство».- Мн. БГТУ 2004. – 504с: ил.
Кленин Н. И. Сакун В. А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины: Элементы теории рабочих процессов расчет регулировочных
параметров и режимов работы.—2-е изд. перераб. и доп. — М.: Колос 1980. — 671 с ил.
Машины для земляных работ. Учебник.: Гаркави Н.Г. Аринченков В.И. Карпов В.В. и др.Под ред. Н.Г. Гаркави. М.: Высшая школа 1982. -335 с
Технология и машины лесосечных и лесовосстановительных работ В.Г. Кочегаров Л.Г. Федяев И.А. Лавров. – М.: Лесн. пром-сть 1970. – 400 с.
Нефедов Н.А. Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. – М.: Машиностроение 1990. – 448 с.
Пантелеенко Ф.И. Лялякин В.П. Константинов В.М. Иванов В.П. Восстановление деталей машин. Справочник.-М.: Машиностроение 2003.-672с.
Пчелинцев В.А. Охрана труда в строительстве. – Мн.: Выш. школа 1983. – 384 с.
Патент RU 2102867 С2 МПК. КусторезБлинов Е.К. Прохоров Л.Н. Монахов А.И. Блинов И.Е.-№9400776013; Заявлено 04.03.1994; Опубл. 27.01.1998.
Патент RU 2161399 С2 МПК. Кусторез маятникового типа Соловьев Д.А. Абразаков Ф.К. Егоров В.С. Бахтиев Р.Н. Мечетной П.В.-№200311058712; Заявлено 14.04.2003; Опубл. 20.12.2004.
Патент RU 2316206 С2 МПК. Кусторез Абдразаков Ф.И. Мараев В.Н. Соловьев Д.А. Кузнецов Р.Е. Горюнов Д.Г.-№200513632412; Заявлено 22.11.2005; Опубл. 10.06.2007.
Патент RU 2332839 С1 МПК. Рабочий орган машины для срезания кустарника и поросли Царев Е.М. Репина К.А. - №200710361012; Заявлено 30.01.2007; Опубл. 10.09.2008.
Патент SU 295844 С2 МПК. Кусторез Мащенский А.А. Богданов И.В. Петрович Д.Д.-№140091429-14; Заявлено 09.11.1970; Опубл. 12.11.1971.
(Комплект документов на технологический процесс изготовления ножа кустореза)