Погрузочно-транспортная машина форвардер с колесной формулой 6к6

02 Задняя полурама, с разрезами.dwg

установить с предварительным натягом
Регулировку производить дет
При затяжке болтов поз
необходимо проворачивать шарнир для самоустановки роликов в
Заложить смазку в полость манжеты
а также ввести через масленки

03-05 Деталирока (3 листа).dwg

Точность СК: Р2 ГОСТ 30021-93.
* Размеры для справок.
Общие допуски по ГОСТ 30893.1-2002: Н14; ±IT
Размеры в скобках - после сборки.
В1-250 ГОСТ 2590-2006
-3ГП-Т0 ГОСТ 1050-88
В1-210 ГОСТ 2590-2006
Точность СК: остальное - Р3 ГОСТ 30021-93.
** Размеры обеспечь. инстр.
ГОСТ 14771-76 - T6- 12
Сталь 30 ГОСТ 1050-88
Корпус вертикального шарнира
ГОСТ 14771-76 -Т1 - 10
ГОСТ 14771-76 -Т1 - 4
ГОСТ 14771-76 -T3- 6

07 Исследовательская часть.dwg

Исходные данные для определения нагрузок
действующих на шарнир сочленения полурам
Полученные данные по оценке напряженно-деформированного
состояния шарнирного сочленения полурам
Расчет напряженно-деформированного

06.Схема кинематическая.dwg

08 Экономика.dwg

Технико-эканомические показатели
проектируемого форвардера

01 Общий вид машины.dwg

2 Технологический раздел.doc

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
1. Производственный технологический процесс современного
лесозаготовительного предприятия
Общий объем лесозаготовок в мире составляет сегодня около 16 млрд. кубометров. Это количество древесины заготовляется как при рубках главного пользования проводимых в спелых древостоях так и при рубках промежуточного пользования (рубках ухода за лесом и других). Хотя подавляющая часть древесины заготовляется на рубках главного пользования. Объемы рубок промежуточного пользования также непрерывно возрастают.
Рассматривая сложившуюся общемировую практику можно отметить что основное распространение на лесозаготовках получили три технологии базирующиеся на различных способах трелевки древесины. При этом способ трелевки определяет характер и технологию выполнения других операций лесозаготовок (валку пакетирование обрезку сучьев погрузку).
Технология заготовки и трелевки древесины целыми деревьями заключается в том что в технологическом процессе после валки дерева оно в целом виде трелюется к погрузочному пункту. На погрузочном пункте производится обрезка сучьев а затем погрузка полученных хлыстов на лесовозный автомобильный транспорт.
Основные операции современного технологического процесса лесозаготовок целыми деревьями следующие: валка пакетирование деревьев на землю с формированием пачек трелевка полученных пачек деревьев в полуподвешенном или полупогруженном положении к погрузочному пункту у лесовозной дороги обрезка сучьев погрузка на лесовозный автопоезд.
Хлыстовая технология близка к технологии заготовки целыми деревьями поскольку в её основе лежит перемещение по лесу (трелевка) также длинномерного груза - хлыста. Эта технология получила название хлыстовой. В данном технологическом процессе после валки дерева оно уже не в целом виде трелюется к погрузочному пункту. У пня производится обрезка сучьев. Погрузку хлыстов на лесовозный автомобильный транспорт проводят сразу после трелевки. В данном технологическом процессе в подавляющем большинстве случаев валка деревьев и обрезка сучьев производятся бензопилами а трелевка чокерными трелевочными тракторами или бесчокерными манипуляторного типа.
В технологическом процессе заготовки и трелёвки древесины сортиментами дерево валится после чего прямо у пня производится обрезка сучьев и раскряжевка (поперечная разделка) хлыста на сортименты различной длины. Сортименты формируются в пачки. После этого производится их погрузка на самозагружающееся трелевочное средство и перемещение в полностью погруженном положении к лесовозной дороге. У дороги лес складируется а затем грузится на лесовозные автопоезда и вывозится потребителям. При этом придорожные лесные склады имеют зна-
чительно меньшую площадь в сравнении с площадью складов при заготовке леса целыми деревьями. На них не сосредотачивается мощная сучкорезная и погрузочная техника. В техническом плане основу современной сортиментной (или как её называют последнее время - скандинавской) технологии составляют валочно-сучкорезно-раскряжевочные машины манипуляторного типа (харвестеры) и самозагружающиеся машины для трелевки сортиментов в полностью погруженном положении - подборщики-сортиментовозы (форвардеры). Такая система машин обепечивает заготовку 85-90% всей древесины в скандинавских странах. В Белоруссии последние десять лет сортиментная технология нашла распространение в форме применения ручного бензомоторного инструмента на валке обрезке сучьев и раскряжевке и форвардеров на трелевке однако идёт тенденция замены ручного труда системой машин харвестер+форвардер
2. Технологические схемы разработки лесосек с применением погрузочно-транспортных машин
Технология заготовки сортиментов обеспечивающая соблюдение на каждой лесосеке эколого-лесоводственного режима и лесоводственных требований может осуществляться следующими основными технологическими системами машин и оборудования: бензомоторная пила+форвардер; бензомоторная пила+процессор+ +форвардер; харвестер+форвардер.
С комплектацией технологических процессов машинами и оборудованием для заготовки сортиментов на лесосеке тесно связана также проблема выбора транспортных средств для вывозки сортиментов потребителям.
Место и способы раскряжевки хлыстов. Процесс поперечного деления хлыстов на сортименты в соответствии с требованиями ГОСТа на лесопродукцию называется раскряжевкой. Сортименты различаются по назначению породам размерам и сортам. Используются сортименты в круглом виде или как сырье для дальнейшей переработки.
Сортименты применяются в строительстве зданий в качестве опор и столбов для воздушных линий связи и электропередачи крепежного материала при подземных работах (рудничная стойка) а также на дрова и т. д. Круглые сортименты как сырье используются в лесопилении производстве фанеры целлюлозно-бумажном и лесохимическом производствах (балансы кряжи чураки). Качество сортиментов нормируется стандартами в которых указывается их назначение породы деревьев из которых они изготовляются размеры деление на сорта нормы допускаемых пороков древесины и дефекты обработки. Размеры сортиментов по длине и толщине колеблются в значительных пределах.
По длине сортименты подразделяют на короткомерные средней длины длинномерные и долготье. Короткомерные сортименты имеют длину до 2 м включительно; средние - 2 .65; длинномерные - более 65 м и долготье - отрезок хлыста длиной кратной длине сортимента с припуском на раскряжевку. По диаметру сортименты подразделяются на тонкомерные с диаметром в верхнем отрубе 006 .013 м; среднетолщинные с диаметром 014 024 м; крупномерные с диаметром 025 м и более.
Раскряжевка хлыстов может выполняться на лесосеках лесопогрузочных пунктах или нижних складах биржах сырья крупных деревообрабатывающих или перерабатывающих предприятий потребляющих в качестве сырья хлысты. Место выполнения раскряжевки определяется принятым технологическим процессом. При вывозке хлыстов или деревьев раскряжевка производится на нижнем складе. В этом случае трудоемкость выполнения операции уменьшается появляется возможность использования высокопроизводительных стационарных автоматизированных раскряжевочных установок.
При вывозке сортиментов раскряжевка производится на лесосеке или лесопогрузочном пункте (верхнем складе).
Применение переносных моторных инструментов на раскряжевке хлыстов малоэффективно: низка производительность труда значительна доля ручных работ не исключена вероятность травматизма рабочих. Раскряжевка может выполняться многооперационными машинами на базе гусеничных или колесных тракторов.
на раме харвестера с помощью которого дерево очищается от сучьев и раскряжевывается на сортименты.
Технологии выполнения сплошных и несплошных рубок главного пользования и рубок промежуточного пользования при использовании бензиномоторных пил и форвардеров существенно не отличаются. Типовая технологическая схема разработки лесосек при несплошных рубках с заготовкой сортиментов на пасеках приведена на рис. 2.1.
Технология работы вальщика-раскряжевщика. При разработке лесосеки вальщики леса последовательно выполняют следующие технологические операции и приемы: валят деревья; обрезают с деревьев сучья с укладкой их на волок и частичным оставлением приземленными на пасеке для перегнивания; размечают и раскряжевывают хлысты; подносят (подтаскивают) сортименты в зону действия манипулятора форвардера и укладывают их в пачки.
Сортименты собирают грузят на платформу трелюют на верхний лесосклад сортируют и штабелюют форвардером. Работу одного форвардера в зависимости от состава и крупномерности древостоя обеспечивают 4 6 вальщиков. Разработку лесосеки начинают с разрубки погрузочного пункта магистральных и пасечных волоков спиливая все деревья заподлицо с поверхностью земли. Валку деревьев на волоке начинают с ближнего его конца по отношению к площади верхнего лесосклада вдоль продольной оси волока в направлении от стены леса.
Каждый вальщик оснащается легкой бензиномоторной пилой. В комплекте с бензиномоторной пилой вальщику целесообразно иметь специальную рулетку для отмера длин при раскряжевке и валочную лопатку. Для подтаскивания сортиментов используют легкие крючья.
После валки от одного до 3..5 деревьев обеспечивая безопасность дальнейшей работы вальщик размечает ствол дерева для чего он закрепляет на срезе дерева конец рулетки и двигаясь от комля к вершине производит обрезку сучьев на требуемую длину и отрезает отмеренное рулеткой бревно. Рулетка после отцепки автоматически скручивается на барабан и используется для отмера длины следующего сортимента. Отрезанная вершина и сучья остаются на волоке.
Окончив раскряжевку вальщик-раскряжевщик в классическом варианте с помощью крючьев приступает к окучиванию заготовленных сортиментов выполняя следующие основные требования: долготье откатывают к границе волока в зону действия манипулятора; коротье укладывают в пачки рядом с волоком на свободные от подроста места; пачки размещают так чтобы не мешали проезду сортиментовоза по волоку; при использовании на трелевке форвардера с манипулятором длиной 65 м сортименты обязательно окучивают. При вылете манипулятора 8 м и более предварительное освобождение волока от сортиментов может производиться непосредственно форвардером.
- пасечный волок; 2 - участок лесосеки до рубки; 3 – вальщик; 4 - поваленное дерево; 5 - штабеля сортиментов уложенные вдоль дороги; 6 - штабеля сортиментов уложенные вдоль волоков; 7 - порубочные остатки; 8 - участок лесосеки после рубки; 9 – форвардер; 11 - лесовозный ус; 12 - разворотное кольцо.
Рисунок 2.1- Схема техпроцесса заготовки древесины с использованием бензиномоторных пил и форвардеров
Работа форвардера начинается только после окончания разработки двух смежных волоков вдоль которых расположены сортименты. Волоки закольцовываются парами форвардер заезжает по одному волоку вглубь лесосеки выезжает на смежный волок производя сбор и погрузку сортиментов на платформу.
На платформу загружают как правило сортименты одной длины и назначения и только при нехватке этих сортиментов до полной загрузки воза догружают ее другими сортиментами.
Для полной загрузки сортиментовоза тракторист выборочно может догружать платформу сортиментами другого назначения и длины их окончательно сортируют в процессе разгрузки и штабелевки на верхнем складе. Собрав воз форвардер доставляет сортименты на верхний склад и приступает к их разгрузке и штабелевке. При разгрузке воза тракторист с помощью манипулятора укладывает сортименты в соответствующий штабель с соблюдением следующих рекомендаций: строительные и пиловочные бревна укладывают верхним отрезом в сторону дороги с разбегом торцов в штабеле не более 15 см; балансы рудстойка дрова хвойных и лиственных пород можно укладывать в штабель вразнокомелицу с разбегом торцов в штабеле до 50 см; высота штабеля определяется параметрами манипулятора форвардера.
По окончании транспортировки сортиментов с волоков приступают к разработке полупасек.
Технологический цикл заготовки сортиментов харвестером состоит из следующих приемов: наведение харвестерной головки на дерево и его зажим; срезание сталкивание и подтаскивание дерева в зону обработки к волоку; обрезку сучьев и раскряжевку ствола (2.2)
- пасечный волок; 2 - участок лесосеки до рубки; 5 - штабеля сортиментов уложенные вдоль дороги; 6 - штабеля сортиментов уложенные вдоль волоков; 7 - порубочные остатки; 8 - участок лесосеки после рубки; 9 – Форвардер; 10 - харвестер; 11 - лесовозный ус; 12 - разворотное кольцо.
Рисунок 2.2- Схема техпроцесса заготовки древесины с использованием харвестеров и форвардеров
Харвестер по лесосеке движется задним ходом убирая деревья мешающие этому движению и выполняя необходимую выборку деревьев на полупасеках. Направление его движения может отклоняться от прямолинейного что важно при сплошной рубке для сохранения подроста и при несплошных рубках для наименьшей выборки здоровых деревьев оставляемых на доращивание. При несплошных рубках за один проход по волоку выбираются как правило все деревья подлежащие рубке в полупасеках. При сплошных рубках число проходов зависит от запаса и технологии последующего производства сортиментов.
3. Расчёт системы машин для заготовки сортиментов с применением погрузочно-транспортных машин
За исходные данные по лесосечному фонду примем
объём производства предприятия Q=90000 м3;
средний объем хлыста Vср.=02м3;
сменное задание бригады Qcм.бр.=80;
заготовка ведётся в одну смену;
число лесосек nл=53;
норма выработки на механизированные лесосечные работы Нвi
) для бензопилы “Husqvarna 365” Нвп=26;
) проектируемого форвардера находилась в разделе 6 в подпункте 6.2.1. Нвф=40;
) для харвестера “Va
Количество Ni рабочих на лесосеке определяется по формуле ( 2.1 )
где i- название техники.
для работающих с бензопилами (валка леса обрезка сучьев и вершин раскряжёвка)
чел.- принимаем 3 человека
для работающих на форвардерах (вывозка сортиментов)
для работающих на харвестерах (валка леса обрезка сучьев и вершин раскряжёвка)
чел- принимаем 1человека.
Количество работающих механизмов принимаем исходя из потребного количества работающих на единицу техники (механизма): 3 бензопилы 2 форвардера 1 харвестер.
Из представленных техники (механизмов) можно составить две системы машин работающих на лесосеке:
Первая система. Комплексная бригада (рис.2.3 ) будет состоять из трёх бензопил (поз. 1) работающих на валке леса с одновременной обрезкой сучьев и вершин а также на раскряжёвке сортиментов и двух форвардеров (поз. 2) работающих на вывозке сортиментов. Общее число рабочих в одной бригаде будет состоять из пяти человек m=5.
Рисунок 2.3- Комплексная бригада с применением форвардера и бензиномоторных пил
Вторая система. Комплексная бригада (2.4) будет состоять из одного харвестера (поз.1) работающего на валке леса с одновременной обрезкой сучьев и раскряжёвкой на сортименты и двух форвардеров (поз.2) работающих на вывозке сортиментов. Общее число рабочих в одной бригаде будет состоять из трёх человек m=3.
Рисунок 2.4- Комплексная бригада с применением харвестера и форвардера
Потребное количество человеко-дней затрачиваемых комплексной бригадой в течение года определяется как сумма
где Ао – количество человеко-дней затрачиваемых бригадами для выполнения основных лесосечных работ определяется по формуле
где Qг – годовой объем производства м3;
m – число рабочих в основной комплексной бригаде человек;
Qбр – задание на комплексную бригаду .
Для первого варианта бригады
Для второго варианта бригады
Aп – количество человеко-дней затрачиваемых основными бригадами на выполнение части подготовительных работ;
Аб – количество человеко-дней затрачиваемых основными бригадами в течение года на перебазирование из лесосеки в лесосеку
Aб=m×nл×n0×tб чел-дн (2.4)
где nо - число одновременно работающих комплексных бригад на одной лесосеке (определяется из организационно-технологических соображений основные принципы которых заключаются в следующем:
-концентрация бригад для удобств управления и снабжения;
-обеспечение нормальных условий работы с соблюдением правил техники безопасности;
-избежание чрезмерно частых перебазировок влекущих излишние затраты рабочего времени). Принимаем nо=1;
tб - затраты времени на одну перебазировку tб=05 дня.
Для первого варианта бригады
Aб=5×53×1×05=1325 чел-дней
А=5625+1325=57575 чел-дн;
для второго варианта бригады
Aб=3×53×1×05=795 чел-дней
А=3375+795=34545 чел-дн;
Потребное количество комплексных бригад необходимое для выполнения годового задания составит
где Др – число рабочих дней на лесосечных работах;
m – количество рабочих;
A – потребное количество человеко-дней затрачиваемых бригадой в течении года;
Для первого варианта количество комплексных бригад
Расчетное число бригад округляется до целого. Поэтому принимаем число комплексных бригад n=4.
Для второго варианта количество комплексных бригад
Принимаем 4 бригады.
В результате рассмотрения двух вариантов комплексных бригад мы получили что для выполнения годового объёма производства равного 90000 м3 нам потребуется:
-для первого варианта: 12-пил 8-форвардеров 20- рабочих.
-для второго варианта: 4-харвестера 8-форвардеров 12- рабочих.

6Экономика.doc

6. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Оценка экономической эффективности капитальных вложений занимает одно из центральных мест в процессе проектирования новой техники или модернизации существующей.
В зависимости от способов уровня и целевого назначения экономической оценки объема учитываемых результатов и затрат других факторов различают народнохозяйственную хозрасчетную приростную абсолютную (общую) сравнительную ожидаемую (проектную) фактическую и другие виды эффективности. Народнохозяйственная эффективность определяет отношение результатов к затратам в масштабе народного хозяйства и в показателях применяемых для характеристики его функционирования; хозрасчетная – эффективность затрат в масштабах отрасли и даже предприятия и выражает отношение прироста прибыли снижения себестоимости и других показателей к затратам вызвавшим этот результат.
Приростная эффективность характеризуется отношением прироста эффекта за расчетный период к приросту вызвавших его затрат. К ней относится и абсолютная (общая) эффективность которая позволяет учитывать общую величину эффекта (прирост национального дохода чистой и нормативно чистой продукции) а на хозрасчетном уровне – прирост прибыли и его отношение к капитальным затратам в производственные фонды или повышение их технического уровня.
Общая эффективность показывает насколько с народнохозяйственных позиций эффективны капитальные вложения в данный объект какова их отдача.
Экономическая эффективность определяемая (срок окупаемости дополнительных капитальных вложений) при сопоставлении двух и более вариантов решения хозяйственных или технических задач называется сравнительной.
Считается что она также представляет собой частный случай приростной эффективности когда за базу для расчета эффекта и затрат принимаются показатели одного из объектов (проектов мероприятий решений и т.п.). Она позволяет судить о преимуществах отдельных вариантов совершенствования производства (реконструкция модернизация развитие и т.п.) и отобрать наилучший из них не предопределяя конечного решения об экономической целесообразности его реализации.
Обобщающим показателем комплексной оценки эффективности мероприятий является суммарный экономический эффект определяемый как превышение стоимостной оценки результатов над стоимостной оценкой совокупных затрат ресурсов за весь срок осуществления данного проекта.
1 Экономическое обоснование выбора базовой машины
В данном дипломном проекте расчеты экономической эффективности внедряемой перспективной техники основаны преимущественно на сравнении проектируемого варианта с базовым обоснованный выбор которого является предпосылкой наиболее правильного определения этой эффективности. В настоящее время в отечественной и зарубежной практике оценки эффективности инвестиций и новой техники существует целый ряд методических подходов позволяющих осуществить выбор и выполнить обоснование базового варианта.
Данные подходы базируются на ряде принципов основными среди которых являются следующие:
– в процессе выбора варианта техники и принятия решения о ее внедрении в производство за базу для сравнения следует принимать технико-экономические показатели лучших машин спроектированных в Республике Беларусь и имеющей наименьшие удельные совокупные затраты при ее эксплуатации;
– при отсутствии в качестве базы для сравнения отечественных машин следует принимать лучшие варианты (созданных в Российской Федерации Германии Финляндии и т.д.) которые могут быть закуплены в достаточном количестве и в последствии внедрены в производство;
– при создании и внедрении перспективной техники предназначенных для замены ручного труда а также при отсутствии аналогичных эффективных вариантов машин за базу для сравнения следует принимать показатели ручного труда;
– при модернизации лесозаготовительной техники в качестве базового варианта служат показатели той же техники до модернизации или другой предназначенной для выполнения аналогичных работ но имеющей более высокие технико-экономические показатели чем до модернизации.
Если проектируемая техника предназначена для осуществления нескольких операций производственного процесса которые в настоящее время выполняются с помощью отдельных операционных машин или машин и ручного труда за базу сравнения принимают показатели этих машин или этих машин и ручного труда.
Так при определении экономической эффективности форвардера в расчеты технико-экономических показателей по базовому варианту должны быть включены операционные механизмы трелюющие погружающие и вывозящие лес а также показатели ручной работы обеспечивающие эти операции.
Вместе с тем необходимо отметить что в настоящее время предприятия лесозаготовительной промышленности Республики Беларусь осуществляют свою производственно-хозяйственную деятельность в условиях жестких финансовых ограничений и значительного износа основных производственных фондов. В этой связи по ряду объективных причин (высокая балансовая стоимость техники значительные затраты на ее техническое обслуживание и ремонт и т.д.) весьма проблематичным является решение вопросов связанных с внедрением перспективных машин созданных на базе отечественной лесозаготовительной техники которая обеспечивает соблюдение лесоводственно-экологических требований а также повышение уровня механизации труда. Поэтому в качестве базы для оценки сравнительной экономической эффективности проектируемой машины может служить существующая и применяемая в лесозаготовительном процессе на определенных технологических операциях машина.
Сравнительная экономическая эффективность капитальных вложений определяется в основном при сопоставлении двух или более вариантов хозяйствен-
но-технических решений по модернизации и внедрению новой техники на отельных операциях или комплексному перевооружению.
Сравнительная экономическая эффективность показывает насколько один из вариантов капитальных вложений эффективнее другого. При этом важнейшим вопросом является выбор сравниваемого базового варианта.
За базу сравнения следует принимать: в процессе выбора варианта создания новой техники и принятия решения о её постановке на производство:
- показатели лучшей техники спроектированной в странах СНГ или за рубежом имеющей наименьшие эксплуатационные затраты;
- показатели заменяемой на этапе внедрения и эксплуатации новой техники;
- показатели техники до модернизации предназначенной для выполнения аналогичных работ но имеющей более высокие технико-экономические показатели.
Применительно к данному проекту в качестве базовой машины для создания колесной погрузочно-транспортной машины может служить погрузочно-транспортная машина Амкодор 2662.
Факторами определяющими экономическую эффективность применения предлагаемой конструкции погрузочно-транспортной машины являются:
– нормативы трудозатрат на ТО и ТР;
– производительность;
Экономическую эффективность создания и освоения новой лесотранспортной техники нельзя выразить каким-либо одним универсальным показателем поэтому не маловажной задачей при проектировании является определение системы (комплекса) показателей дающих всестороннюю объективную оценку ее эффективности и целесообразности внедрения в производство.
К основным показателям эффективности лесопромышленной техники относятся:
- сменная и годовая производительность;
- удельные капитальные вложения;
- эксплуатационные затраты потребителя;
Таким образом экономическая эффективность лесотранспортной техники оценивается не одним а системой показателей. Но показатели производительности лесопромышленной техники и труда ставятся в число первых в связи с учетом специфики лесной промышленности где еще велика трудоемкость продукции и слабая механизация труда на заготовительных работах.
В данном случае экономическая эффективность от внедрения новой разработки состоит в том что при установке новых элементов несущей конструкции форвардера Амкодор 2662 снижаются затраты на обслуживание машины увеличивается ее производительность за счет увеличения коэффициента технической готовности по сравнению с базовым вариантом.
2 Расчет показателей экономической оценки внедряемой техники
2.1. Сменная и годовая производительность машин. При оценке экономической эффективности новой лесозаготовительной техники важное значение имеет показатель сменной производительности. Он влияет на достоверность многих других показателей и является исходным для расчета годовой производительности техники а также производительности труда текущих издержек производства (эксплуатационных затрат) удельных капитальных вложений.
При выполнении различных технологических операций производственного процесса сменную производительность техники определяют по соответствующим формулам. Так сменная производительность форвардеров определяют по формуле:
де Тсм – время смены 25200с;
Тц – время цикла с;
Q – рейсовая нагрузка форвардера (для базового12м3);
k1 = 075 – коэффициент использования рабочего времени;
k2 = 07 – коэффициент технической готовности для базовой машины;
k2 = 072 – коэффициент технической готовности для проектируемого варианта.
Сменная производительность базового и проектируемого вариантов определяется в наиболее типичных для республики природно-производственных условий с использованием соответствующих нормативов :
Vхл=018 021 м3 Lтр =151 300 м:
где tнаб. пачки – время набора пачки 2100с;
tр.х. – время рабочего хода 535с;
tразгр. – время на разгрузку 436с;
tх.х. – время холостого хода 402с;
tманевр. – время на маневрирование 442с.
Производительность базовой машины:
Производительность проектируемой машины:
На основании сменной производительности определялась годовая производительность (Пгод) техники. Она рассчитывается по количеству смен в году с учетом коэффициента сменности:
где Псм – сменная производительность м3;
Др – количество рабочих дней в году (машино-дни в работе) в расчете на списочную машину;
Ксм – коэффициент сменности.
Количество рабочих дней в году на одну списочную единицу техники определяется с учетом условий ее эксплуатации и установленного режима работы на данной операции. При этом учитывается время простоев в праздничные и выходные дни целосменные простои на техническое обслуживание и текущий ремонт время простоев по метеоусловиям на перебазировку техники с одной лесосеки на другую.
где Др – количество рабочих дней в году (машино-дни в работе) в расчете на списочную единицу техники;
Дх – машино-дни в хозяйстве (365);
Кт.г – коэффициент технической готовности;
Ки.и – коэффициент использования исправной техники.
По формулам (6.3) и (6.4) определена годовая производительность машин а результаты расчета представлены ниже:
для базового варианта:
Др =365×07×077 = 197 дней.
Пгод =4056×197×25 =19982 м3.
для проектируемого варианта:
Др =365×072×079 = 208 дней.
Пгод =4825×208×25 = 25090 м3.
Полученные показатели сменной и годовой производительности использованы для расчета производительности труда и трудоемкости производственных операций удельных эксплуатационных затрат и капитальных вложений.
2.2 Производительность труда и трудоемкость производственных операций выполняемых техникой. Удельная трудоемкость производственных операций (tуд) выполняемых погрузочно-транспортной машиной рассчитывается по формуле:
где Тсм – продолжительность рабочей смены ч;
Ч – численность рабочих обслуживающих машину чел;
Псм – сменная производительность техники м3.
Трудоемкость выполнения работ по каждой машине составит:
tуд = (7×1)809 =0087 чел.-ч.м3.
проектируемый вариант:
tуд = (7×1)965 =0073 чел.-ч.м3.
Однако следует иметь в виду что лесосечные работы включают не только основные но и подготовительные а также заключительные работы. При определении трудоемкости подготовительных и заключительных работ в разделе были рассмотрены наиболее типичные для нашей страны природно-производственные условия [4]: средняя площадь лесосеки – 48 га; степень ее захламленности – средняя (количество опасных деревьев на 1 га – 36–65 шт.); средний запас древесины на 1 га – 160 м3 а трудоемкость их выполнения принимается в размере 25-30% от трудоемкости основных работ (по вариантам):
tп-з = 0087×03 = 00261 чел.-чм3.
tп-з = 0073×03 = 00219 чел.-чм3.
Учитывая вышеизложенное общая трудоемкость работ по каждой машине находится суммированием удельной трудоемкости выполнения основных а также подготовительных и заключительных работ:
tобщ = 0087 + 00261 = 0113 чел.-чм3;
tобщ = 0073 + 00219 = 0095 чел.-чм3.
Далее определяется выработка (Пт) на один человеко-день по формуле:
tуд – трудоемкость единицы продукции чел.-ч.м3.
Результаты расчета комплексной выработки представлены ниже:
Пm = 70087 =805 м3чел.-дн.
Пm = 70073 =959 м3чел.-дн.
Рост производительности труда за счет внедрения в производство новой
техники определяется по формуле:
Рост производительности труда от внедрения в производство проектируемого форвардера составит:
Таким образом рост производительности труда от внедрения в производство проектируемого форвардера составит 191%.
2.3 Эксплуатационные затраты потребителя по вариантам машин. При оценке экономической эффективности новой техники расчеты эксплуатационных затрат ограничивались определенными статьями. Следует также иметь в виду что если технику внедряют на отдельных технологических операциях или работах где полную себестоимость лесопродукции определить не представляется возможным то устанавливаются затраты на выполнение только этих работ. С использованием вышеизложенного подхода выполнен расчет эксплуатационных затрат потребителя лесозаготовительной техники.
Основная и дополнительная заработная плата (Зп) рабочих основного производства определяется по формуле:
где Ст – часовая тарифная ставка рабочего 6 разряда руб.;
Тсм – продолжительность рабочей смены ч.;
Кд – коэффициент учитывающий по отношению к тарифной ставке дополнительную зарплату и начисления на нее 19.
Для рабочих занятых на лесосечных работах Кд состоит из дополнительной заработной платы (30%) вознаграждений (30%) премии (55%) и начислений на нее (346%).
Необходимо отметить что величины составляющие Кд приняты средними по лесозаготовительным предприятиям входящим в состав концерна «Беллесбумпром».
Основная и дополнительная заработная плата оператора погрузочно-транспортной машины (базовой и проектируемой) составит:
Зп = ×7×19×1496 =223452 руб.смену.
Основная и дополнительная заработная плата за год тыс. руб. определяется по формуле:
где ДМ – количество рабочих дней в месяце ДМ=21.
Основная и дополнительная зарплата вспомогательных рабочих (Зв) рассчитывается по формуле:
где Ст – часовая тарифная ставка (для вспомогательных рабочих –3 разряд) 7487 руб;
Тсм – продолжительность рабочей смены ч;
Нт – величина трудозатрат на одну машино-смену чел.-дн.маш.- смену;
Кд – коэффициент учитывающий по отношению к тарифной ставке дополнительную зарплату и начисления на нее.
Зв = 7487×7×036×19×1496 =53628 руб.смену
Основная и дополнительная заработная плата вспомогательных рабочих за год тыс. руб. определяется по формуле:
Затраты на дизельное топливо (Зт) рассчитываются по формуле:
где Рт – расход топлива смазочных материалов в смену кг;
Цт – стоимость топлива 9600 руб.кг;
К – коэффициент учитывающий затраты на доставку топлива (11).
Расход дизельного топлива зависит от параметров устанавливаемого двигателя режима его использования по мощности и времени и определяется по следующей зависимости:
где N – номинальная мощность двигателя кВт;
m – удельный расход топлива кгкВтч;
коэффициенты использования двигателя по мощности и времени.[18].
для базового варианта
для проектируемого варианта
Затраты на топливо составят:
Затраты на смазочные материалы i-го вида определяются в процентах кi от расхода топлива по формуле
Затраты на смазочные материалы и рабочую жидкость гидросистемы для базового варианта составят:
моторное масло для двигателя
масло для гидросистемы
трансмиссионное масло
Суммарные затраты для базового варианта на смазочные материалы равны 300973 тыс.руб.маш.-год а общие затраты на топливо и смазочные материалы составляют 1070533 тыс.руб.маш.-год.
Затраты на смазочные материалы и рабочую жидкость гидросистемы для проектируемого варианта составят:
Суммарные затраты для проектируемого варианта на смазочные материалы равны 286777 тыс.руб.маш.-год а общие затраты на топливо и смазочные материалы составляют 1020037 тыс.руб.маш.-год.
Сменные затраты на техническое обслуживание и текущий ремонт техники (Зрем) определяются по формуле:
Затраты на техническое обслуживание и текущий ремонт техники (Зрем) приходящиеся на одну маш.-смену в работе определяются по формуле:
где Нт – норматив затрат на техническое обслуживание и текущий ремонт на 100 машиночасов для базового варианта 8632160 руб. для проектируемого – 6485170 руб.
Затраты на техническое обслуживание и ремонт харвестера:
При этом в составе затрат на ТО и ТР учтены косвенные расходы например на содержание пунктов технического обслуживания на лесосеке расходы на технику безопасности управление ремонтной службой и др.
В составе прочих расходов учитываются затраты на восстановление износа и ремонт шин затраты на перебазировку техники с лесосеки на лесосеку и затраты по подготовительным и заключительным работам.
Затраты на восстановление износа и ремонт шин (Зш) определяются по формуле:
где Нш – норма затрат на восстановление износа и ремонт шин в % к стоимости комплекта на 1000 км пробега (164);
Цш – оптовая цена одного комплекта шин;
N – количество шин смонтированных на колесах форвардера 6шт.;
К – коэффициент учитывающий транспортно-заготовительные расходы (11);
L – сменный пробег форвардера км.
Определим сменный пробег форвардера:
где Lтр – расстояние трелевки (151 300 м);
nр – количество рейсов.
Определим количество рейсов:
Сменный пробег форвардеров составит:
базовый вариант и проектируемый вариант:
Затраты на восстановление износа и ремонт шин по сравниваемым машинам составят:
базовый и проектируемый вариант:
Зш = 164×(986052×6)×11×6100×1000 = 6404 руб.смену.
Затраты на восстановление износа и ремонт шин по сравниваемым машинам за год составят:
Зш=6404×250=1601 тыс.руб.маш.- год.
Зш=6404×260=1665 тыс.руб.маш.- год.
Затраты на перебазировку техники с лесосеки на лесосеку зависят от годовой производительности машины средней площади разрабатываемой лесосеки и среднего расстояния перебазировки. Их величина принимается в размере 10–15% от суммы расходов по всем предыдущим статьям эксплуатационных затрат.
На основании выполненных выше расчетов определяем эксплуатационные затраты по сравниваемым машинам. Их величина определяется суммой затрат по каждой статье расходов входящих в состав текущих издержек производства.
Эксплуатационные затраты потребителя тыс. руб.год
Основная и дополнительная зарплата производственных рабочих
Основная и дополнительная зарплата вспомогательных рабочих
Затраты на топливо и смазочные материалы
Затраты на техническое обслуживание и текущий ремонт
Затраты на восстановление и ремонт шин
Всего эксплуатационных затрат
Удельные эксплуатационные затраты тыс. руб.м3
3 Единовременные затраты потребителя
В экономическом разделе для сопоставления сравниваемых машин определяются удельные капитальные вложения (Куд) в расчете на 1 м3 за амортизационный срок службы:
где БС – балансовая стоимость лесозаготовительной техники тыс. руб.;
Пгод – годовая производительность машины м3;
n – срок амортизации лесозаготовительной техники лет.
Удельные капитальные вложения по сравниваемым машинам:
Куд = 440000(19982×5) = 44 тыс. руб.м3.
Куд = 500000(25090×5) = 39 тыс. руб.м3.
Рассчитанные выше показатели являются исходными для расчета экономической эффективности машин применяемых в лесозаготовительном процессе.
4 Основные методические положения комплексной оценки эффективности внедрения новой техники
В зарубежной а сегодня и в отечественной практике наиболее часто используются динамические методы оценки экономической эффективности проектных решений позволяющие выполнять расчет мероприятий НТП с учетом фактора времени а также возможных рисков и неопределенности (колебания цен на технику изменение уровня инфляции и т.д.).
Приведение разновременных экономических показателей к текущему моменту времени или началу расчетного года осуществляется с помощью так называемого фактора времени. При определении эффективности лесозаготовительной техники простое суммирование денежных величин относящихся к различным периодам времени не допустимо. В этой связи необходимым условием является применение коэффициента дисконтирования позволяющего привести разновременные результаты и затраты от применения машины к расчетному году. Коэффициент дисконтирования (at) определяется по формуле:
где tр – расчетный год;
t – год затраты и результаты которого приводят к расчетному;
Е – норма дисконтирования.
При оценке эффективности мероприятий НТП в начале из потенциально возможных вариантов отбираются удовлетворяющие всем заданным ограничениям таким например как снятие техники с серийного производства экологические социальные и другие требования. Затем по каждому варианту с учетом динамики определяются затраты результаты и экономический эффект. Лучшим признается вариант у которого величина экономического эффекта максимальна либо вариант с минимальными затратами при условии тождества полезного результата.
Развернутую формулу расчета суммарного экономического эффекта для средств труда длительного пользования ЭТ можно представить в следующем виде:
где tн и tк – соответственно начальный и конечный год осуществления проекта;
Цt – цена единицы продукции производимой с помощью сравниваемых средств труда в t – м году;
Аt – объем использования средств труда в этом же году;
Вt – производительность средств труда в t – м году;
Рct – стоимостная оценка социальных и экологических результатов осуществления мероприятий в году t;
Ипt и Ииt – текущие издержки при производстве и использовании продукции в t – м году без учета амортизационных отчислений на реновацию;
Кпt и Киt – капитальные вложения при производстве и использовании средств труда в t – м году;
Лпt и Лиt – остаточная стоимость основных средств выбывших в t – м году.
Формула (6.19) наиболее полно учитывает суммарную стоимость результатов и затрат на производство и использование вариантов техники. Однако ее использование в приведенном выше виде не представляется возможным для оценки машин применяемых в лесозаготовительном процессе. И причин здесь несколько.
Во-первых следует учитывать что определение эффективности машин применяемых в лесозаготовительном процессе осуществляется для серийно выпускаемой техники. Это означает что текущие издержки завода-изготовителя и его капитальные вложения в основной и оборотный капитал другие ресурсы учитываемые в цене реализации средств труда не оказывают заметного влияния на показатели их эффективности у потребителя.
Во-вторых при обосновании показателей сравниваемых машин в их состав не включалась цена реализации продукции поскольку по каждой из сравниваемых машин учитываются в основном прямые затраты и не учитываются например попенная плата общепроизводственные общехозяйственные и другие расходы.
Попенная плата не оказывает влияния на эффективность эксплуатации машин сколь велик или мал не был бы ее размер. Что касается общепроизводственных и общехозяйственных расходов то их рекомендуется учитывать в случаях когда внедрение рассматриваемых машин связано с изменением аппарата управления а также если вызывает увеличение (уменьшение) объема производства в целом по предприятию или цеху. Кроме того в составе этих затрат 40–60% и более занимают условно-постоянные расходы величина которых не зависит от объема выпуска продукции лесопунктом или леспромхозом. При неизменном объеме производства в составе эксплуатационных затрат нет смысла учитывать условно-постоянные расходы. Эксплуатационные затраты на единицу продукции или объема работ по всем сравниваемым вариантам находятся расчетным путем.
Следует также иметь в виду что в данной работе за пределами расчетов остались например затраты на строительство и содержание лесовозных дорог доставку различных материалов и некоторые другие. Кроме того рыночная цена единицы готовой продукции производимой с помощью той или иной машины значительно варьируется по предприятиям лесного комплекса. Увеличение или снижение цены единицы лесопродукции обуславливается целой совокупностью факторов находящихся в тесной взаимосвязи. Например освоение труднодоступных лесосек и значительные расстояния вывозки неизбежно повлекут за собой дополнительные затраты на подготовительные работы расход горюче-смазочных материалов и др. и как следствие вызовут увеличение цены. И наоборот если разрабатывается качественный лесосечный фонд с хорошими таксационными характеристиками это при прочих равных условиях обеспечивает предприятию определенные «дивиденды» т.е. снижение себестоимости заготовки древесины при аналогичной цене на лесопродукцию. По указанным выше причинам применение ценностного подхода при оценке экономической эффективности машин применяемых в лесозаготовительном производстве неизбежно приведет к искажению конечных результатов.
Учитывая вышеизложенное а также и то что в формуле (6.19) расчет ведется на одну машину ее первая составляющая (Цt×At×Bt) примет вид:
где Сt – себестоимость лесопродукции по конкретной машине в расчете на ее годовую производительность в t – м году;
Зуt – удельные (на 1 м3) эксплуатационные затраты на содержание машины в t–м году;
Пгод – годовая производительность машины в t–м году;
at – коэффициент дисконтирования.
Вторая составляющая (Рct) формулы (6.19) по причине сложности получения исходных данных определялась в процентах от суммы эксплуатационных затрат направляемых на содержание машин. Ее величина может быть принята в размере 10–15%.
В третьей составляющей (Ипt+Ииt) формулы (6.19) Ииt равна нулю а Ипt равна Сt без учета амортизации. Следовательно третья компонента равна первой за вычетом амортизации и поэтому она исключается из расчетов. Первая же участвует в расчетах с учетом амортизационных отчислений и без них что позволит отследить влияние их размера на эффективность каждой из сравниваемых машин.
В четвертой составляющей (Кпt+Киt) формулы (6.19) для серийно выпускаемой техники Киt равна нулю а Кпt определяется из выражения:
где БСсм – балансовая стоимость машины в t – м году. В данном случае под балансовой стоимостью следует понимать стоимость которая складывается из цены приобретения машины а также расходов связанных с доставкой техники на предприятие.
В случаях когда на конец расчетного периода (см. формулу 6.19) остаются основные фонды которые можно использовать еще ряд лет величина Лпt (Лиt) определяется как их остаточная стоимость (как минимум по цене металлолома).
Следует отметить что все составляющие формулы (6.19) должны быть приведены в сопоставимый вид по объемным показателям (производительности объему производства и т.д.). Наиболее правильным в данном случае следует считать расчет удельных показателей (на 1 м3 на 1000 м3 или другую величину объема производства).
Исходя из целей работы с учетом рассмотренных выше подходов формула (6.19) может быть преобразована в следующий вид:
Лучшим признается вариант машины имеющий минимальные затраты. Представленная методика позволяет определить величину совокупных затрат от эксплуатации сравниваемых машин как с учетом фактора времени так и без него.
5 Оценка экономической эффективности применения новой техники
Оценка экономической эффективности внедряемой техники выполнена на основании показателей обоснованных и рассчитанных выше и методики предложенной в п. 6.4 дипломного проекта. Cтавка дисконтирования Ен = 10% (учитывает ставку процента по долгосрочным кредитам – 10%). Период оценки экономической эффективности сравниваемых машин принимается равным 5 лет.
На основании данных табл. 6.1 и формулы (6.22) определяем себестоимость лесопродукции (1 м3 заготовленной древесины) производимой с помощью сравниваемых машин за расчетный период (коэффициенты дисконтирования по годам равны соответственно α1 = 1; α2 = 091; α3 = 083; α4 = 075; α5 =068):
базовый вариант (Амкодор2662):
SС1 = 11348×19982×1 = 2267557 тыс.руб.;
SС2 = 11348×19982×0 91 = 2063477 тыс. руб;
SС3 = 11348×19982×083 = 1882073 тыс. руб.;
SС4 = 11348×19982×075 = 1700668 тыс. руб;
SС5 = 11348×19982×068 = 1541939 тыс. руб.;
SСt = 9455714 тыс. руб.
Проектируемый вариант:
SС1 = 8092×25090×1 = 2030283 тыс. руб.;
SС2 = 8092×25090×091= 1847557 тыс. руб;
SС3 = 8092×25090×083 = 1685135 тыс. руб.;
SС4 =8092×25090×075 = 1522712 тыс. руб;
SС5 = 8092×25090×068 = 1380592 тыс. руб.;
SСt = 8466279 тыс. руб.
На основании подхода изложенного в методике определяем сопутствующие затраты (SРсt) – экологический ущерб наносимый техникой разрабатываемой лесосеке:
SРt = 01×9455714 = 945571 тыс. руб;
SРt = 01×8466279= 846628 тыс. руб.
На основании формулы (6.22) определяем балансовую стоимость машин:
SКпt = 440000 тыс. руб;
SКпt = 500000 тыс. руб.
На основании методических положений изложенных выше определяем ликвидационную стоимость машин (Лпt). Она определяется исходя из стоимости металла из которого изготовлена лесозаготовительная машина. В дипломном проекте ликвидационная стоимость сравниваемых машин может быть принята в размере 10 20% от их балансовой стоимости:
SЛпt = 44000 тыс. руб;
SЛпt = 50000 тыс. руб.
Используя формулу (6.22) определяем удельные совокупные затраты от эксплуатации в лесозаготовительном производстве применяемой и проектируемой машин:
SЗудt = (9455714+945571+440000-44000)(19982×5) = 10807 тыс.руб.м3;
SЗудt = (8466279+846628 +500000-50000)( 25090×5) = 7782 руб.м3.
Полученные в результате расчета показатели экономической оценки сравниваемых машин сводим в табл. 6.2.
Таблица 6.2 – Оценка экономической эффективности новой техники
Производительность м3
Общая трудоемкость работ чел-ч.м3
Всего эксплуатационные затраты тыс.руб.в год
в т.ч. зарплата основных рабочих
зарплата вспомогательных рабочих
затраты на топливо и смазочные материалы
затраты на ТО и ремонт
затраты на восстановление износа и ремонт шин
Капитальные вложения руб.м3
Сопутствующие затраты тыс. руб.
Единовременные затраты потребителя тыс. руб.
Удельные совокупные затраты руб.м3
Анализ табл. 6.2 показывает что экономическая эффективность внедряемой машины выше эффективности применяемой. Удельные совокупные затраты от ее применения по сравнению с базовым вариантом ниже на 279%.

4Охрана труда.doc

4. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА И БЕЗОПАСНОСТИ
1. Мероприятия по охране труда
1.1. Характеристика опасных и вредных производственных факторов.
При работе форвардера могут возникать опасности и вредности которые будут оказывать отрицательное влияние на здоровье человека а так же на технико-экономические показатели самой машины. Удобство работы и условия труда машиниста зависят от конструкции кабины обзорности освещенности рабочей зоны и дороги перед форвардером запыленности воздуха шума вибрации рабочего места устройства и размещения органов управления усилий в работе необходимых для управления рычагами и т.д. Безопасность работы зависит от конструкции самой машины и определяется углами статической устойчивости машины эффективностью тормозов сигнализацией. Все перечисленные условия и требования необходимые для безопасной эксплуатации машины учтены при ее конструировании.
При эксплуатации форвардером на оператора воздействуют вибрация через сидение рычаги управления пол кабины [11] .
Показатели общей вибрации приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 Характеристика общей вибрации
Наименование определенных значений
Среднегеометрические частоты октавных полос Гц
Нормативные значения
Фактические значения
Источником шума на рабочем месте является двигатель агрегаты трансмиссии. Оценка шума на рабочем месте производится по уровням звукового давления в активных полосах сектора измеряемых в различных режимах работы на всех передачах.
Шум в кабине работающей машины характеризуется преобладанием звуковой энергии в области низких и средних частот. Шум в кабине машины по уровню звукового давления представлен в таблице 4.2.
Таблица 4.2 Характеристика уровней звукового давления.
Уровень звукового давления дБ
Безопасность труда во многом зависит от обзорности оператором окружаю-
щей территории навесного оборудования освещения всего механизма и отдельных узлов. Кабина оператора обеспечивает такой обзор при котором невидимая часть дорог от передней части форвардера не превышает 2 метра. Поле переднего обзора в горизонтальной плоскости не менее чем 180°. При работе технологического оборудования (при повернутом на 180° сидении) обеспечивается обзорность также на 180° за исключением сектора в 10° позади машины. Обзорность рабочего места оператора определяется световым методом. Она оценивается коэффициентом обзорности в соответствующем секторе [12]:
где - площадь видимости в соответствующем секторе обзора м2.
- площадь соответствующего сектора обзора м2.
Значение коэффициентов обзорности приведены в таблице 4.3.
Таблица 4.3 Значения коэффициентов обзорности
Наименование коэффициента обзорности
Значения коэффициента обзорности
фактические значения
рекомендуемые значения
Общая обзорность (в круге радиусом 20 м )
в переднем полукруге. Кп
в заднем полукруге К
Продолжение таблицы 4.3 Значения коэффициентов обзорности
в правом полукруге Кпр
в левом полукруге Кл
Степень освещенности должна соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.102 – 89 и ГОСТ 12.1.046 – 85 [13]. Нормированная освещенность рабочей зоны технологического оборудования составляет 10 лк. Освещенность рабочей зоны форвардера достигает 17 лк за счет установки фар-прожекторов что соответствует требованиям «Отраслевых норм искусственного освещения мест производства работ на лесозаготовках и лесосплаве».
Требования к температуре воздуха в кабине и температуре оборудовании определены в ГОСТ 9249 – 89 [14]. Характеристика микроклимата в кабине форвардера представлена в таблице 4.4.
Таблица 4.4 Микроклимат в кабине форвардера
Наименование показателей
Норматив по ГОСТ 9249 – 89
Температура воздуха oС
Скорость движения воздуха мс
Относительная влажность
Работа оператора форвардера при погрузке сортиментов относится к категории средней тяжести 2-а согласно СанПиН № 33 от 30.04.2013. Затраты энергии оператора составляют 170 – 310 Джс. Темп работы невысокий.
1.2. Обеспечение безопасности в области снижения уровня вибрации от двигателя
Очень вредное воздействие на организм тракториста оказывают шум и вибрация. Они повышают усталость работающего снижают его работоспособность и в конечном счете приводят к уменьшению производительности труда.
В целях уменьшения шума и вибрации для облицовки кабины трактора применены шумопоглощающие материалы.
Проведём расчёт для определения количества резиновых прокладок под установку двигателя чтобы уменьшить его вибрацию. Расчёт производится с методикой [9]
Определим частоту возмущающей силы
где N- массимальное число оборотов двигателя для двигателя Д-245Л-N=2200min-1
общая площадь резиновых прокладок выбирается из учёта их технических характеристик. В данном случае принимаем резину со следующими данными: твёрдость- 60 модуль упругости- Е=50кгсм2 допускаемое рабочее напряжение =5кгсм2 тогда
где Р- масса двигателя Д-245Л Р=456 кг.
Принимаем кубическую формы резиновых прокладок размером тогда опорная площадь одного амортизатора
Количество прокладок под двигателем n штук равно:
Собственная частота колебаний системы на упругих амортизаторах fo Гц:
Граничная частота fгр Гц:
Эффективность прокладок или снижение уровня вибрации Δ в дБ на частоте в двое больше граничной т.е. f=1107 Гц составит :
Величена снижения уровня вибрации на 18 дБ за счёт установки двигателя на амортизаторах весьма значительна.
Уровень звука внутри кабины составляет 92 дБ что всего на 15 дБ превышает СанПиН № 11-08-94 это достигается полной изоляцией катины от двигателя её герметичностью и хорошим уплотнением а также конструкцией капота.
1.3. Органы управления и контроля рабочая поза оператора
Удобство работы оператора зависит от конструкции кабины расположения и конструктивных особенностей органов управления (рукоятки кнопки тумблеры). В кабине форвардера органы управления расположены в удобных и легко доступных местах т.е. в пространстве в котором осуществляется двигательная деятельность оператора [15]. Оператор форвардера работает сидя. Его рабочее место подрессоренное и оборудовано удобным сидением со спинкой. В качестве умягчительных подушек для сидения и спинки применяют эластичный материал. Подушка и спинка сидения имеет покрытие из влаговпитывающего материала.
Форма подушек сидения и спинки обеспечивает удобную и неутомляемую позу оператора и при этом не ограничивает свободу действия. Сидение регулируется по росту оператора на величину ±100 мм.
Панели кабины с внутренней стороны облицованы теплоизолирующими и звукопоглощающими материалами а пол ее включая опорную площадку для ног покрыт съемным рифленым ковриком из маслобензостойкой резины. Передняя часть пола кабины располагается наклонно под углом 30° с целью удобства расположения ног оператора.
Размеры кабины и ее конструкция обеспечивают свободный выход и вход; удобное размещение сидения и рычагов управления не стесняют работу оператора. Для удобного и безопасного входа (выхода) оператора на рабочее место с левой стороны кабины устанавливается рифленая подножка и поручни.
Усилия требуемые для перемещения рычагов и педалей управления форвардером приведены в таблице 4.5.
Таблица 4.5 Усилия требуемые для рычагов и педалей управления форвардером
Наименование педалей и рычагов управления
Фактическое усилие Н
Рычаг переключения скоростей
Рычаг понижающего редуктора
Рычаг муфты сцепления и редуктора пускового двигателя
Педаль муфты сцепления
1.4. Защита от опасных и вредных производственных факторов.
Уменьшить вредное воздействие вибрации на оператора до нормы можно закрепив кабину оператора на раме через резиновые подушки – амортизаторы. При работе форвардера оператор испытывает колебания действующие во всех направлениях – вертикальные продольные и поперечные. Источниками колебаний является вибрация от работы двигателя неровностей почвы и другие колебания форвардера на шинах и на подвеске. Колебания и перемещения машины оператор воспринимает через сиденье а также через рычаги и педали управления. Условия труда на форвардере улучшены за счет расположения кабины в зоне наименьших колебаний величина вибрации соответствует СанПиН № 115 от 16.11.2011. Это достигается тем что вибрация частично поглощается широкопрофильными шинами низкого давления упругой изоляцией кабины двигателя и амортизаторами подрессоренного сидения.
Для уменьшения шума в кабине двери и стенки ее звукоизолированы. Звукопоглощающие свойства кабины основаны главным образом на отражении звуковых волн от ее поверхности. В конструкции кабины применяются материалы с большим акустическим сопротивлением: сталь стекло пластмасса резина. Звукопоглощающие свойства кабины основаны главным образом на отражении звуковых волн от ее поверхности.
В кабине поддерживается равномерная температура воздуха превышающая температуру окружающей среды не более чем на 2–3ºС но не выше 28ºС. При температуре ниже +14ºС используется отопитель состоящий из радиатора и вентилятора. Регулируемая система обогрева обеспечивает температуру в кабине не ниже +14ºС при температуре окружающего воздуха -20ºС. Горячая вода из системы охлаждения двигателя подается по трубопроводу в радиатор отопителя. Направление воздуха регулируется при помощи поворотных распределителей (дефлекторов). Вентиляция обеспечивает воздухообмен в кабине не более 15 м]с. Поступающий воздух фильтруется.
Для освещения рабочих зон в ночное время форвардер оборудован шестнадцатью фарами установленными в верхней части кабины: по четыре с четырех сторон. Приборы наружного освещения форвардера обеспечивают требуемую освещенность рабочих зон в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.046 – 85. Для освещения кабины в верхней части установлен осветительный плафон. Панель управления и контрольные приборы оборудуются осветительными приборами. Цветовая отделка машины выполнена с целью создания оптимальных зрительных условий. Движущиеся части технологического оборудования выделены оранжевыми или желтыми цветами играющим роль сигнализации согласно госту: ГОСТ 12.4.026 – 76. Весь форвардер окрашивается в черно-красный цвет со вставками белого.
1.5. Техника безопасности и противопожарная защита при эксплуатации.
Общие требования безопасности:
К управлению машинами допускаются лица прошедшие специальную подготовку и имеющие удостоверение на право управления машиной данной конструкции.
К работе машинистом машины могут быть допущены лица не моложе 18 лет прошедшие медицинский осмотр и признанные годными для выполнения данного вида работ прошедшие инструктаж обучение и проверку знаний по охране труда пожарной безопасности оказанию первой доврачебной помощи и имеющие об этом специальное удостоверение.
Рабочие совмещающие профессии должны быть обучены безопасным приемам и пройти инструктаж по охране труда на всех выполняемых ими работах.
Рабочие должны знать правила внутреннего трудового распорядка предприятия и выполнять их.
Закрепление машины за определенными лицами должно оформляться приказом (распоряжением) по цеху или предприятию.
Машинисты машин должны знать: устройство и назначение всех частей отдельных узлов а также правила их эксплуатации и обслуживания; правила обмена сигналами установленные на предприятии.
Машинист должен в период работы пользоваться средствами индивидуальной защиты (спецодеждой спецобувью защитной каской рукавицами и др.) выдаваемыми администрацией предприятия по установленным нормам.
Организационное и техническое руководство работой осуществляет мастер непосредственно или через бригадира. Распоряжения и указания мастера являются обязательными для выполнения всеми рабочими.
Территория в радиусе 50 м от места погрузки-разгрузки сортиментов является опасной зоной и выполнение других работ в этих пределах во время погрузки-разгрузки не разрешается.
Опасная зона на которой производят погрузку-разгрузку сортиментов должна быть ограждена знаками безопасности единого образца. В темное время суток знаки должны быть освещены.
Требования безопасности перед началом работ:
Машинист должен получить от мастера или бригадира указание на каком участке выполнять работу. Самовольный переезд на другие участки не разрешается.
До начала работы оператор должен убедиться в исправности узлов машины и технологического оборудования. Проверке подлежат: крепление манипулятора к машине и грейферного захвата с ротатором к манипулятору; состояние крепления всех шарнирных соединений крепежных деталей соединений труб шлангов и уплотнений штоков гидроцилиндров; количество рабочей жидкости; ограждение кабины; звуковой сигнал приборы освещения остекление крепление защитных решеток; кониковые устройства. Необходимо отрегулировать сиденья и подлокотники. Проверяется также наличие огнетушителя аптечки и термоса с питьевой водой.
Все операции по регулированию технологического оборудования технического обслуживания и ремонта производить при остановленном двигателе.
При заправке машины топливом и маслом необходимо пользоваться специальными приспособлениями исключающими проливание ГСМ.
Перед запуском двигателя машинист должен убедиться в том что рукоятки управления машиной и навесным технологическим оборудованием находятся в нейтральном положении гидросистема отключена на вращающихся деталях двигателя и трансмиссии нет посторонних предметов.
Подогрев двигателя в зимнее время у машин не имеющих предпускового обогрева должен осуществляться горячей водой паром передвижными теплогенераторами или индивидуальными подогревателями. Пользоваться открытым огнем для подогрева двигателя и узлов гидросистемы машины не разрешается.
При осмотре и ремонте стрелы манипулятора цилиндров рукавов гидросистемы а также других узлов и деталей находящихся на высоте более 15 м следует пользоваться инвентарной лестницей или специальной эстакадой с прочным настилом.
После запуска двигателя машинист должен проверить все механизмы машины и технологического оборудования на холостом ходу. При обнаружении неисправностей и невозможности их устранения своими силами машинист обязан доложить об этом механику или мастеру. Работать на неисправной или не прошедшей своевременного технического обслуживания машине запрещается.
Требования безопасности в аварийных ситуациях:
При показаниях приборов оповещающих о недостаточном давлении масла в двигателе или повышенной температуре охлаждающей жидкости необходимо немедленно остановить форвардер и выключить двигатель. Далее принять меры к устранению выявленных неисправностей. После охлаждения двигателя измерить уровень масла осмотреть систему маслопровода и устранить выявленные дефекты; открыть крышку радиатора без резкого ее откручивания остерегаясь сильного выхода горячих паров (руки должны быть защищены рукавицами) и залить охлаждающую жидкость.
При заклинивании дверцы кабины необходимо воспользоваться выходом через открывающиеся окна; при невозможности воспользоваться ими -выдавить или разбить стекло и покинуть кабину.
При необходимости устранения возникшей неисправности в процессе работы и проведения технического обслуживания машинист обязан выключить двигатель машины.
В случае возникновения пожара для тушения пламени необходимо использовать огнетушитель находящийся в кабине.
Работа машины должна быть прекращена во время ливневого дождя при грозе сильном снегопаде густом тумане (видимость менее 50 м) в темное время суток если освещенность рабочих зон менее установленной нормами искусственного освещения (менее 10 лк).
О каждом несчастном случае пострадавший или очевидец должен известить мастера или соответствующего руководителя работ.
Оператор должен уметь оказывать доврачебную помощь которая оказывается немедленно непосредственно на месте происшествия и в такой последовательности: сначала нужно устранить источник травмирования (выключить двигатель остановить механизм извлечь пострадавшего из-под хлыста трактора и др.) при сильном кровотечении наложить жгут а затем перевязать рану; при подозрении закрытого перелома наложить шину; при открытых переломах сначала следует перевязать рану а затем наложить шину; при ожогах наложить сухую повязку; при обморожении пораженный участок осторожно растереть используя мягкие ткани. После оказания доврачебной помощи пострадавший должен быть направлен в ближайшее лечебное учреждение. При подозрении повреждения позвоночника пострадавшего нужно транспортировать только в положении лежа на жестком основании.
Требования безопасности во время работ.
При работе форвардера зона безопасности составляет 60 м. Никто не должен находиться в этой зоне. Оператор обязан хорошо знать возможности работы форвардера с учетом рельефа. Если машина падает оператор должен держаться за руль или ручки предусмотренные по сторонам. Необходимо пользоваться ремнем безопасности.
Запрещается: развивать грузовой момент манипулятора больше номинального; производить поворот манипулятора когда грейферный захват заглублен в штабель деревьев хлыстов либо сортиментов; отрывать рабочим органом груз засыпанный землей примерзшей к ней заложенный другими грузами; управлять технологическим оборудованием при движении машины; производить длительные переезды без установки технологического оборудования в транспортное положение; производить работы при температуре рабочей жидкости в гидросистеме свыше +80оС; работать без периодических перерывов при температуре окружающего воздуха свыше +40оС.
Оператор форвардера должен выходить и входить в кабину только лицом к ней. Он не должен покидать кабину при работающем двигателе.
Правила передвижения форвардера по дорогам. Прежде чем выехать на форвардере на дорогу общего пользования следует проверить соответствует ли машина правилам дорожного движения.
Технологическое оборудование должно находиться в транспортном положении должны быть включены две передние белые либо желтые фары и две задние красные.
Если форвардер имеет ширину более 2.6. м. требуется специальное разрешение на его эксплуатацию по дорогам общего пользования. Он должен быть оборудован соответствующими знаками.
Основные противопожарные требования. Запрещается работать на форвардере при обнаружении даже незначительных подтеканий топлива из бака топливопроводов или других агрегатов.
На машине или в непосредственной близости от места стоянки не должно быть запаленной или пропитанной топливом ветоши и других легковоспламеняющихся материалов.
Запрещается курить или держать открытый огонь при выполнении работ на машине а также вблизи от места ее стоянки особенно во время заправки машины топливом или проверки его уровня.
При воспламенении топлива на машине или над ней запрещается заливать пламя водой так как это может вызвать взрыв.
При возникновении пожара на машине или около ее машинист должен перекрыть краники топливопровода. Гасить пламя следует огнетушителем песком землей или накрыть его брезентом или войлоком чтобы прекратить доступ воздуха.
Если потушить пожар своими силами невозможно то необходимо вызвать ближайшую пожарную команду частыми звуковыми сигналами по телефону радио или другим средствам связи.
2. Мероприятия по безопасности жизнедеятельности
При создании новой машины или оборудования с самого начала процесса проектирования были продуманы вопросы безопасности эксплуатации данной разработки в целях создания объекта отвечающего не только технологическим требованиям но и требованиям по обеспечению безопасных условий труда. Рабочее место оператора должно обеспечивать максимально возможную комфортность в существующих производственных условиях. Кроме защиты оператора машины должно быть предусмотрено обеспечение минимального риска и для других людей неработающих с данной машиной. Так как любое транспортное средство является источником повышенной опасности вопросы безопасности водителя специализированного транспортного средства снабженного специальным технологическим оборудованием и окружающих людей находящихся в непосредственной близости по ходу выполнения технологического процесса тесно взаимосвязаны.
На безопасность водителя и окружающих людей самое непосредственное влияние оказывает техническое состояние форвардера и его технологического оборудования. Форвардер имеет крупные габариты и поэтому даже в технически исправном состоянии является источником повышенной опасности и требует обязательного выполнения ряда особых мер предосторожности. А любая техническая неисправность машины может привести к аварийной ситуации могущей повлечь за собой опасные для здоровья и жизни людей последствия. Особое внимание должно быть уделено состоянию тормозных систем трактора рулевому управлению подвеске и электрооборудованию а также состоянию технологического оборудования.
Несоблюдение правил эксплуатации технического обслуживания и ремонта влекущее за собой эксплуатацию неисправной машины недопустимо и влечет за собой уголовную ответственность лиц в обязанность которых входит технический контроль техники. При обнаружении неисправности она должна быть в кратчайшие сроки устранена силами ремонтно-механической базы предприятия либо квалифицированными рабочими специализированных ремонтных мастерских или заводов.
Для контроля технического состояния транспортных средств существует ряд стандартов правил технических условий и других документов утвержденных на государственном уровне и обязательных к исполнению и соблюдению для техники эксплуатирующейся на государственной сети дорог общего пользования Республики Беларусь.

содержание.doc

Современное состояние лесозаготовительного производства и обоснование направления проектирования7
1 Современное состояние лесозаготовок в Беларуси7
2 Анализ конструктивных особенностей форвардеров9
Технологический раздел17
1 Производственный технологический процесс современного лесозаготовительного предприятия17
2 Технологические схемы разработки лесосек с применением погрузочно-транспортных машин18
3. Расчёт системы машин для заготовки сортиментов с применением погрузочно-транспортных машин22
Исследовательский раздел26
1 Оценка режимов нагружения рамы форвардера26
2 Моделирование напряженно-деформированного состояния рамы28
3 Оценка усталостной долговечности элементов рамы31
Мероприятия по охране труда и безопасности жизнедеятельности37
1 Мероприятия по охране труда37
1.1 Характеристика опасных и вредных производственных факторов37
1.2 Обеспечение безопасности в области снижения уровня вибрации от двигателя39
1.3 Органы управления и контроля рабочая поза оператора42
1.4. Защита от опасных и вредных производственных факторов42
1.5. Техника безопасности и противопожарная защита при эксплуатации 43
2 Мероприятия по безопасности жизнедеятельности46
Мероприятия по охране окружающей среды48
Экономический раздел50
1 Экономическое обоснование выбора базовой машины51
2 Расчет показателей экономической оценки внедряемой техники53
2.1. Сменная и годовая производительность машин53
2.2 Производительность труда и трудоемкость производственных операций выполняемых техникой55
2.3 Эксплуатационные затраты потребителя по вариантам машин56
3 Единовременные затраты потребителя61
4 Основные методические положения комплексной оценки эффективности внедрения новой техники62
5 Оценка экономической эффективности применения новой техники63
Список использованной литературы70
Список графического материала71

литература.doc

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
М.С. Высоцкий «Автомобили: специализированный подвижной состав» – Мн.: Высшая школа 1989г.
Лукин П.П. Г.А. Гаспарянц «Конструирование и расчет автомобиля» – М.: Машиностроение 1984г.
М.С. Высоцкий «Грузовые автомобили: проектирование и основы конструировании М.: Машиностроение 1995г.
Материалы коллегии МЛХ.
Программа развития лесного хозяйства Республики Беларусь на 2007-2011 годы.
А.А. Челноков Л.Ф. Ющенко «Охрана окружающей среды» Мн.: Высшая школа 2006г.
М.С. Высоцкий «Грузовые автомобили: Проектирование и основы конструирования» 2-е издание. – М.: Машиностроение 1995г.
СТБ 1878 – 2008. Транспорт дорожный. Массы нагрузки на оси и габариты.
ГОСТ 31341-2007. Колодки диски и барабаны тормозные.
транспортных средств. Общие технические требования правила приемки и методы испытаний.
ГОСТ 22895-77. Тормозные системы и тормозные свойства автотранспортных средств. Нормативы эффективности. Общие технические требования.
ГОСТ 27436-87. Внешний шум автотранспортных средств. Допустимые уровни и методы измерений.
СанПиН 2.2.42.1.8.10-33-2002. Производственная вибрация вибрация в помещениях жилых и общественных зданий.
ГОСТ 12.2.032-78. Система стандартов безопасности труда. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования.
ГОСТ 12.2.002.4-91. Система стандартов безопасности труда. Тракторы и машины самоходные сельскохозяйственные. Метод определения обзорности с рабочего места оператора.
А.И. Гришкевич «Проектирование трансмиссий автомобилей» – М.: Машиностроение 1984г.
М.П.Александров «Подъемно–транспортные машины»» – М.: Машиностроение 1984г.
А.И. Гришкевич «Автомобили. Теория» – Мн.: Высшая школа 1986г.
Г.А. Гаспарянц «Конструкция основы теории и расчета автомобиля» – М.: Машиностроение 1978г.
Дараган Л.Д. Вывозка леса автопоездами. – М.: Лесная промышленность 1983.
Расчетные схемы и математические модели лесных машин: Методическое пособие А.В. Жуков Д.В. Клоков – Мн.: БГТУ 2003.
Жуков А.В. Кадолко Л.И. Основы проектирования специальных лесных машин с учетом их колебаний. Мн.: «Наука и техника» 1987.
Жуков А.В. Теория лесных машин. Учебное пособие для студентов вузов. – Мн.: БГТУ 2001.
А.В. Жуков А.Р. Гороновский. Динамика машин и виброзащита.
А.Р. Гороновский В.Н. Лой С.П. Мохов. Лесотранспортные машины. Учебно-методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию. – Мн.: БГТУ 2006.
ГОСТ 22.3.03-97 «Защита населения. Основные положения».
ГОСТ 22.0.03-97 «Природные чрезвычайные ситуации. Термины и определения».
ГОСТ 22.0.04-97 «Биолого-социальные чрезвычайные ситуации. Термины и определения»
ГОСТ 22.0.05-97 «Техногенные чрезвычайные ситуации. Термины и определения».

заключение.doc

Основной целью дипломного проекта являлось проектирование форвардера с колесной формулой 6К6 и повышение надежности его несущей конструкции .
В проекте проведен анализ современного состояния лесозаготовительного производства и обоснование направления проектирования анализ конструктивных особенностей форвардеров и их применения в технологическом цикле лесозаготовительного производства. На основе анализа конструкций форвардеров и специфики условий их работы выбраны основные направления по повышению эксплуатационной надежности их несущих конструкций: определение рациональных эксплуатационных режимов работы технологического оборудования на операциях вызывающих наибольшую нагруженность элементов несущих конструкций выбор параметров несущих конструкций с учетом специфики их нагружения.
Выполнена оценка режимов нагружения рамы форвардера моделирование напряженно-деформированного состояния его рамы и оценка усталостной долговечности ее элементов. Даны рекомендации по изменению параметров рамы и ее конструкции. Проведенные инженерные расчеты позволили установить установить что галтель трубы горизонтального шарнира выдержит 136 тыс. циклов нагружения при работе манипулятора и 605 тыс. циклов нагружения при движении чего не достаточно для обеспечения эксплуатационной надежности несущей конструкции. Для повышения надежности несущей конструкции были предложены следующие конструктивные изменения.
Увеличение толщины стенки трубы на 205 мм внутрь позволяет снизить напряжения в нижней части участка трубы после переднего подшипника на 24МПа (до 81 МПа) однако в месте галтельного перехода не является эффективным т.к. не уменьшает концентрацию напряжений. В этой связи рационально дополнительно увеличить радиус скругления галтели до 8мм. При этом в сочетании с увеличенной толщиной стенки трубы будет обеспечена усталостная долговечность детали не менее 75105 циклов нагружения при уровне доверительной вероятности 09.
С целью снижения напряжений на участке галтели горизонтального шарнира следует исключить из конструкции упорную шайбу. Такое изменение позволит уменьшить величину безопорного зазора путем перемещения переднего подшипника ближе к оси вертикального шарнира и снижению эквивалентных напряжений в зоне их концентрации.
Проведен экономический расчет и обоснование эффективности внедрения рекомендаций по изменению рамы форвардера. Удельные совокупные затраты от применения форвардера по сравнению с базовым вариантом ниже на 279% и достигаются за счет повышения надежности машины и снижения количества ее простоев

реферат.doc

Дипломный проект содержит: 9 листов чертежей 72 страницы расчетно-пояснительной записки 16 таблиц 10 рисунков 18 источников литературы.
ФОРВАРДЕР ТЕХНОЛОГИЯ ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОЧНОСТЬ НАДЕЖНОСТЬ ОХРАНА ТРУДА БЕЗОПАСНОСТЬ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
Основной целью дипломного проекта является проектирование форвардера с колесной формулой 6К6 и повышение надежности его несущей конструкции .
В проекте проведен анализ современного состояния лесозаготовительного производства и обоснование направления проектирования анализ конструктивных особенностей форвардеров и их применения в технологическом цикле лесозаготовительного производства.
Выполнена оценка режимов нагружения рамы форвардера моделирование напряженно-деформированного состояния его рамы и оценка усталостной долговечности ее элементов. Даны рекомендации по изменению параметров рамы и ее конструкции.
Разработаны мероприятия по охране труда при работе форвардера проведена оценка безопасности в области снижения уровня вибрации анализ размещения органов управления форвардером. Даны рекомендации по технике безопасности и противопожарной защите при эксплуатации форвардера.
Проведен экономический расчет и обоснование эффективности внедрения рекомендаций по изменению рамы форвардера.

3 Исследовательский раздел.docx

3. Исследовательский раздел
1 Оценка режимов нагружения рамы форвардера
С целью обеспечения долговечности несущей конструкции проектируемого форвардера были проведены инженерные расчеты по определению нагруженности шарнирного сочленения его полурам оценке его напряженно-деформированного состояния и усталостной долговечности.
Таблица 3.1 – Расчетные технические характеристики форвардера
Наименование параметра и единица измерения
Расстояние от ЦТ энергетического модуля
до оси вертикального шарнира м
Масса энергетического модуля кг
Расстояние от оси моста энергетического модуля до оси вертикального шарнира м
Расстояние от оси вертикального шарнира до ЦТ технологического модуля м
Масса технологического модуля без груза и манипулятора кг
Расстояние от оси вертикального шарнира до ограждения погрузочной площадки м
Расстояние от оси вертикального шарнира до оси балансирного моста м
Расстояние от оси балансира до вертикальной оси установки колонны манипулятора м
Максимальная грузоподъемность кг
Масса устанавливаемого манипулятора кг
Длины звеньев манипулятора без телескопического звена (до ЦТ после ЦТ) м
Максимальный грузовой момент брутто кНм
Масса грейферного захвата кг
Расстояние между осью балансира и осями его колес м
Высота центра тяжести порожнего форвардера м
Ширина форвардера по колесам (по опорным точкам колес) м
Показатели жесткости шин Нм
- колес одиночной оси энергетического модуля
- колес балансира технологического модуля
Жесткость механизма блокировки Нмрад
При оценке напряженно-деформировнного состояния несущей конструкции были приняты следующие расчетные режимы нагружения.
Для операции опускания пачки сортиментов и ее торможения расчетные режимы и действующие в шарнире сочленения полурам нагрузки приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 – Режимы выполнения операции опускания пачки сортиментов
Масса погруженной пачки кг
Замедление при опускании радс2
Действующие в шарнире нагрузки при переезде единичной неровности колесом левого борта одиночной оси (К1) и колесами балансирного моста: ближним (К2) и дальним (К3) от шарнира сочленения полурам приведены в таблице 3.3. Шарнир полурам разблокирован. Манипулятор вытянут назад и оперт в задней части погрузочной площадки на пачку сортиментов (вылет манипулятора 537м).
Таблица 3.3 – Преодоление единичной неровности
Скорость преодоления мс
*Режимы работы форвардера вызывающие наибольшую нагруженность деталей шарнирного сочленения полурам выделены цветом в таблицах Д2 и Д3.
2. Моделирование напряженно-деформированного состояния рамы
Предварительный анализ несущих элементов конструкции шарнира рисунок 3.2 позволил выявить следующие особенности ее нагружения.
Упорное кольцо переднего подшипника не воспринимает вертикальные нагрузки (рисунок 3.3а) в результате чего между внутренней обоймой подшипника и упорной кромкой трубы образуется безопорный зазор X. При этом со стороны сжатия (для рассмотренных режимов – в верхней части трубы) происходит прижатие опорного кольца к нижней обойме подшипника.
Рисунок 3.2 – Конструкция шарнира сочленения полурам
Выбранная схема установки подшипников способствует передаче горизонтального усилия на опору как показано на рисунке 3.3 а. Такая работа сопряжения учтена при моделировании НДС шарнира полурам (рисунок 3.3б).
Рисунок 3.3 – Моделирование передней опоры горизонтального шарнира
Крутящий момент в конструкции шарнира передается только на участке между осью вертикального шарнира и опорами гидроцилиндров блокировки сочленения полурам что учтено при моделировании следующим образом (рисунок 3.4).
Рисунок 3.4 – Моделирование работы системы блокирования полурам
Для оценки НДС болтового соединения трубы горизонтального шарнира и сварной конструкции вертикального шарнира выполнено моделирование предварительной затяжки 16 болтов крепления (рисунок 3.5а).
С учетом особенностей сопряжения энергетической и технологической части вертикального шарнира выполнено его нагружение (рисунок 3.5б) расчетными нагрузками (таблицы 3.2 и 3.3). При формировании нагрузок учтено изменение направления действия вертикальной реакции и изгибающего момента в месте их приложения при депланации шарнира относительно продольной горизонтальной оси на расчетные углы полученные с использованием модели (рисунок 3.1).
Выполнено компьютерное моделирование предварительной затяжки болтов М20-6gХ60.Усилия затяжки предварительно рассчитаны на основании стандартных моментов затяжки согласно конструкторской документации.
Рисунок 3.5 – Моделирование предварительного натяжения болтов и
распределение действующих нагрузок
Для повышения точности проводимых расчетов при формировании конечно-элементной сетки использованы тетраидальные элементы средний размер грани которых составлял 001м (рисунок 3.6а). В местах концентрации напряжений выполнено уменьшение сетки (рисунок 3.6 б).
Рисунок 3.6 – Разбиение деталей шарнира на конечные элементы
Моделирование НДС деталей и сопряжений на указанных режимах позволило установить следующие значения действующих в них максимальных эквивалентных напряжений (таблица 3.4).
Таблица 3.4 – Эквивалентные напряжения в деталях шарнира сочленения
Общий вид напряженного состояния
эквивалентных напряжений МПа
Труба горизонтального шарнира в месте установки переднего подшипника (в нижней части)
Участок трубы горизонтального шарнира между подшипниками (в нижней части)
Наиболее нагруженный болт соединения горизонтального и вертикального шарнира (в верхней части)
Нижняя опорная пластина вертикального шарнира
Болтовые соединения трубы горизонтального шарнира со сварной конструкцией вертикального шарнира напряжены не равномерно. Наибольшие эквивалентные напряжения возникают на 5 верхних болтах. При этом на режиме разгрузочных работ нагрузка на все болты распределена более равномерно что объясняется одинаковым восприятием ими действующего крутящего момента. Следует рассмотреть возможность установки 3-х верхних болтов соединения фланца трубы с конструкцией вертикального шарнира с большим диаметром.
3. Оценка усталостной долговечности элементов рамы
На основе полученных данных (таблица 3.4) физико-механических и усталостных характеристик материалов (таблица 3.5) установлены усталостные характеристики участков рассматриваемых деталей и проведена оценка их многоцикловой усталостной долговечности.
Таблица 3.5 – Механические свойства и усталостные характеристики сталей
В какой детали использована
Сварная конструкция вертикального
Болты крепления трубы горизонтального шарнира
Труба горизонтального шарнира
где mN – характеристика угла наклона кривой усталости к оси абсцисс;
NG– точка перегиба кривой усталости; R–характеристика цикла нагружения;
т – предел текучести материала МПа; в – предел прочности материала МПа; R – предел выносливости материала МПа.
Усталостные характеристики приведенных в таблице 3.5 сталей получены с использованием следующих образцов. Для стали 40Х образцы цилиндрические гладкие без концентраторов диаметром d=10мм. Для стали 45Л образцы цилиндрические гладкие без концентраторов диаметром d=75мм. Для стали 09Г2С образцы диаметром d=180мм диаметр галтельного концентратора dН=160мм радиус скругления галтели =5мм теоретический коэффициент концентрации напряжений =25.
Для описания наклонного участка кривой усталости стали 09Г2С использовано выражение 3.1 а для сталей 45Л и 40Х выражение 3.2:
где N – число циклов нагружения до разрушения при амплитуде напряжения равной ; – абсцисса точки перегиба на кривой усталости;
– параметр характеризующий угол наклона левого участка кривой усталости к оси абсцисс; – предел усталости элемента детали МПа.
Характеристика угла наклона кривой усталости приведенная в таблице Д5 для стали 09Г2С определена согласно выражению:
где – значения действующих напряжений (МПа) и соответствующее значение количества циклов до разрушения для i-ой точки на левой ветви кривой усталости.
Физический предел усталости детали (МПа) отличается от предела усталости материала и корректируется коэффициентами которые зависят от наличия и характера концентраторов напряжений () размеров детали (технологической возможности обеспечения равномерной структуры материала)
() качества обработки поверхности () и применяемого поверхностного упрочнения ().
Связь физического предела усталости детали и предела усталости материала устанавливается выражением:
Концентратор напряжений присутствует в конструкции трубы горизонтального шарнира. В местах наибольших напряжений в других деталях шарнира полурам концентраторы не выявлены. Ввиду того что наличие концентратора напряжений уже учтено при определении напряжений в программном пакете Ansys конечная величина определялась соотношением коэффициентов для концентратора детали и образца для которого получены усталостные характеристики (для последнего по выражению 3.5). Для галтели трубы его величина составила 11.
где – теоретический коэффициент концентрации напряжений;
q – коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений.
Установление коэффициентов проводилось с использованием табличных данных и номограмм.
Коэффициент определялся по формуле:
– для трубы горизонтального шарнира
где – диаметр рассматриваемой трубы (238 мм).
– для остальных деталей принимается равным 1.
Определение коэффициента проводится по выражению:
где – временное сопротивление (предел прочности стали) без термообработки МПа. – средняя высота неровностей профиля мкм.
Величина при чистовом точении на участке галтели согласно ГОСТ 2789–73 составляет 063 мкм. При этом = 1066. Для болтов коэффициент =1 нижней плиты вертикального шарнира =1018.
Коэффициент учета поверхностного упрочнения принят равным 12 для трубы ввиду наличия обработки ее поверхности под посадку подшипников и равным 1 для остальных деталей т.к. их поверхностное упрочнение не производится. Окончательные величины пределов выносливости рассматриваемых деталей приведены в таблице 3.6.
В таблице 3.6 указаны значения пределов выносливости деталей для симметричного цикла. Указанные в таблице 3.4 режимы нагружения на практике имеют асимметрию цикла. Для перехода от асимметричного цикла к симметричному использовалась формула Серенсена-Кинасошвили:
где – амплитудное значение напряжения симметричного цикла эквивалентное по повреждающему воздействию ассиметричному циклу МПа; – амплитудное и медианное значения напряжений при ассиметричном цикле нагружения МПа; – коэффициент учета асимметрии цикла нагружения.
Таблица 3.6 – Характеристики сопротивления усталости деталей шарнира
Сварная конструкция вертикального шарнира нижняя плита
Болты крепления трубы
горизонтального шарнира
Нижняя часть галтели трубы
Проведенные исследования позволили установить что галтель трубы горизонтального шарнира выдержит 136 тыс. циклов нагружения по режиму №1 и 605 тыс. циклов нагружения по режиму №2 (таблица 3.4) чего не достаточно для обеспечения эксплуатационной надежности несущей конструкции.
Для повышения надежности несущей конструкции были предложены следующие конструктивные изменения
Увеличение толщины стенки трубы на 205 мм внутрь позволяет снизить напряжения в нижней части участка трубы после переднего подшипника при режиме №1 (таблица 3.4) на 24МПа (до 81 МПа) однако в месте галтельного перехода не является эффективным т.к. не уменьшает концентрацию напряжений. В этой связи рационально дополнительно увеличить радиус скругления галтели (пример–таблица 3.7).
Таблица 3.7 – Изменении радиуса галтели трубы до 5 мм без увеличения толщины стенки
Труба горизонтального шарнира в месте установки переднего подшипника (в нижней части) с радиусом скругления 5мм
Необходимо увеличить радиус скругления галтели трубы не менее чем до 8мм. При этом в сочетании с увеличенной толщиной стенки трубы будет обеспечена усталостная долговечность детали не менее 75105 циклов нагружения по режиму №1 при уровне доверительной вероятности 09.
С целью снижения напряжений на участке галтели горизонтального шарнира следует рассмотреть возможность исключения из конструкции упорной шайбы. Такое изменение позволит уменьшить величину безопорного зазора путем перемещения переднего подшипника ближе к оси вертикального шарнира и снижению эквивалентных напряжений в зоне их концентрации.

1 Направление проектирования.doc

1.СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА И ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
1. Современное состояние лесозаготовок в Беларуси
Сегодня в Беларуси более 40% территории заняты лесами запас древесины на корню оценивается в 147 млрд. м3. Ежегодный прирост древесины значительно превышает ее годовые вырубки. Это говорит о том что баланс интересов между экологической и экономической составляющими в лесных отношениях сложился в пользу экологии. Так при среднем ежегодном приросте древесины свыше 286 млн. м3 в лесах республики заготавливается порядка 15-16 млн. м3. Средний запас растущей древесины на 1 га покрытых лесом земель составляет 186 м3. По ряду показателей характеризующих лесосырьевые ресурсы Беларусь входит в десятку ведущих лесных государств Европы.
Преобладают хвойные лесонасаждения. Породный состав по площади следующей: сосна- 50% ель-10% дуб и другие твёрдолиственные-3% берёза-22% осина-2% ольха-10%.
Созданный в стране многоотраслевой лесопромышленный комплекс занимает одно из ведущих мест в ее экономике. Позиции внутреннего и внешнего рынков лесной продукции необходимо не только удержать но и повысить их валютную эффективность. При нынешнем сохранении научно-производственного и технического потенциала лесной отрасли кадрового и профессионального состава промышленно-производственного персонала инженерно-технических работников на предприятиях существуют реальные возможности иметь в стране развитый лесопромышленный комплекс.
В настоящее время определились два основных направления в технологии лесосечных работ предусматривающих вывозку хлыстами или сортиментами. Сортиментная технология доля которой в настоящее время возрастает является однако эффективной только в освоенных регионах с развитой сетью дорог общего пользования и при наличии специальной техники.
В лесопромышленном комплексе всё чаще применяются погрузочно-транспортные машины на базе специализированного шасси МЛПТ-354 и МЛ-131 как и прицепных к трактору МТЗ 80821221 несмотря на различие в конструкции позволяет осуществлять сбор подсортировку подвозку (при расстояниях не более 12 км прямую вывозку потребителю) и штабелевку сортиментов у лесовозной дороги. Наличие гидроманипулятора предопределяет их работу с сортиментами которые могут быть заготовлены бензиномоторными пилами процессорами или харвестерами. В зависимости от вида рубки места выпиливания сортиментов на лесосеке системы машин природно-
производственных условий и др. они могут работать по целому ряду технологическихсхем.
Для обеспечения потребностей народного хозяйства в древесине задействуется в основном лесозаготовительная промышленность;– отрасль лесной промышленности которая занимается заготовкой вывозкой первичной обработкой и частичной переработкой древесины.
Лесозаготовительная промышленность относится к добывающим отраслям промышленности. Для удовлетворения потребностей в древесине необходимо ежегодно вести её заготовку в республике на площади около 27 тыс. га.
Заготовка древесины ведётся лесозаготовительными предприятиями различных форм собственности и частично лесхозами. Основной производственной единицей производящей заготовку вывозку первичную обработку частичную переработку и отгрузку лесоматериалов потребителю является ЛПХ.
Современное ЛЗП – это довольно крупное механизированное предприятие как правило круглогодичного действия. Оно оснащено различной лесозаготовительной техникой: бензомоторными и электромоторными пилами харвестерами тракторами для трелёвки древесины сучкорезными машинами форвардерами челюстными лесопогрузчиками и стреловыми гидрокранами а также манипуляторами которые в настоящее время все шире используются лесозаготовительными предприятиями лесовозными автопоездами козловыми и башенными кранами полуавтоматическими установками для раскряжовки хлыстов и другой техникой. Таким образом при помощи всей вышеперечисленной техники производственный процесс практически полностью механизирован и частично автоматизирован что значительно облегчает и уменьшает долю ручного труда производственного персонала ЛЗП.
За последнее время интенсивное развитие науки и техники существенно изменило машины и механизмы работающие в лесозаготовительной промышленности что в свою очередь повлекло за собой изменение технологии ведения лесосечных лесоскладских и лесовосстановительных работ. На данный момент всё большее значение приобретают экологические аспекты ведения лесозаготовок вопросы охраны окружающей среды экономии лесосырьевых и энергетических ресурсов. В связи с этим внедрение в производство ресурсосберегающих технологий и лесозаготовительной техники с достаточно жесткими экологическими нормами которые соответствуют мировым стандартам имеет большое значение для эффективного ведения всего цикла работ.
Современная тенденция такова что для того чтобы наиболее эффективно производить лесозаготовительные работы специалисты лесной промышленности должны четко знать и уметь применить современные технологии ведения таких работ.Расходы наведение лесного хозяйства поотрасли впервом квартале текущего года превысили 100 млрд. белорусских рублей.
Бюджетные ассигнования составили 316 млрд. белорусских рублей апоступления отведения лесного хозяйства- 685 млрд. втом числе плата запользование лесными ресурсами- 299 млрд. белорусских рублей. Таким образом лесхозы Беларуси последовательно стремятся зарабатывать средства насвое содержание самостоятельно.
2. Анализ конструктивных особенностей форвардеров
При анализе развития лесозаготовительной техники значительное внимание уделяется факторам влияющим на выбор технологии и видов машин а также требованиям к ним и выявлению сфер эффективного примененения специализированных машин для транспортировки древесины.
Различие технологий лесозаготовок по виду получаемой продукции (дерево хлыст сортимент) требует применения техники для доставки древесины из лесосеки: при хлыстовом методе — лесозаготовительные тракторы для трелевки деревьев или хлыстов в полупогруженном положении и лесотранспортные машины для транспортировки сортиментов в полностью погруженном положении. Основные функции лесотранспортной машины (форвардера): сбор погрузка и транспортировка древесины (сортиментов) по волокам усам и лесовозным дорогам к местам складирования при сплошных и санитарных рубках.
Транспортировка древесины в полностью погруженном положении пока не получила распространения в Республике Беларусь т. к. сортиментный метод заготовки древесины осуществляется в ограниченных объемах. Между тем достоинства этого способа очевидны. К ним следует отнести в первую очередь уменьшение сопротивления перемещению. Машина (форвардер) обладает хорошей маневренностью относительной независимостью выполнения транспортной и погрузочно-разгрузочных операций от другой лесозаготовительной техники и исключением ручного труда. Объем транспортируемой древесины в виде сортиментов ограничивается грузоподъемностью форвардера.
Форвардеры выполняются как правило по классической схеме многоосных высокопроходимых колесных машин с приводом на все колеса с передними колесами большого диаметра и задними балансирно подвешенными ведущими колесами меньшего диаметра. При этом распределение массы трехосного форвардера в порожнем состоянии таково что на переднюю ось приходится порядка 60 % всей массы машины остальная часть приходится на задние колеса. Однако схема компоновки колесного форвардера определяется не только технологическими требованиями лесозаготовок но и целесообразностью схемы многоосного движителя с точки зрения обеспечения оптимальных параметров проходимости и грузоподъемности при незначительной сложности и дешевизне конструкции (схема 8К8 и 4К4). Рациональное распределение массы приходящейся на четыре колеса одной полурамы у трехосного или четырехосного форвардера (вместо двух колес у двухосного) позволяет снизить удельное давление на грунт и повысить проходимость.
Большинство многоосных форвардеров до сих пор сохраняют традиционную компоновочную схему с передним расположением двигателя и следующими за ним кабиной оператора и лесотехнологическим оборудованием (манипулятор и грузовой отсек). Эта схема обусловлена характером и видом работ выполняемых форвардером когда груз в виде сортиментов располагается сзади поста управления.
Анализ номенклатуры колесных форвардеров для транспортировки сортиментов предлагавшихся потребителю зарубежными фирмами и предприятиями стран СНГ в 2001–2005 гг. показывает что за этот период на международном рынке было предложено: 51 модель форвардеров в том числе 2 — на шасси 4К4 28 — на шасси 6К6 21 — на шасси 8К8.
Была систематизирована номенклатура форвардеров и проведена оценка их основных параметров что позволило выявить количественные и качественные характеристики распределения массомощностных параметров по классам типизированного ряда а также вывести несколько удельных показателей по материалоемкости энергонасыщенности грузоподъемности и их значениям при заготовке 1 куб. м древесины в зависимости от нагрузочных параметров при транспортировке сортиментов. Массомощностные и нагрузочные параметры взяты из проспектов и справочных материалов.
Распределение колесных форвардеров предложенных потребителю по типизированным классам (по массе) выглядит следующим образом:
- форвардеры легкого класса (масса 5–10 т) представлены на рынке 2 моделями только на шасси 4К4;
- форвардеры среднего класса (масса 10–15 т) представлены 28 моделями в том числе на шасси 4К4 — 3 на шасси 6К6 — 14 и на шасси 8К8 — 11 моделей;
- форвардеры тяжелого класса (масса 15 ти выше) на рынке представлены 21 моделью в том числе на шасси 6К6 — 8 на шасси 8К8 — 13 моделей а на шасси 4К4 — нет.
Основными производителями форвардеров являются зарубежные фирмы (43 модели) предприятия стран СНГ предлагают 7 моделей из которых 2 модели российские. Номенклатура и технические параметры форвардеров представлены в таблице 1.1
Таблица 1.1 – Номенклатура и технические параметры форвардеров
количество моделей (4К46К68К8)
диапазон мощности (кВт)
диапазон грузоподъемности (т) объем сортим. (куб. м)
Продолжение таблицы 1.1
Фирма «ЗТС» (Словакия)
Фирма «Гремо» (Швеция)
Фирма «Volvo» (Швеция)
Фирма «Logman» (Финляндия)
Анализ номенклатуры моделей форвардеров показывает что российские предприятия предлагают ограниченное количество моделей форвардеров (6 % от общего количества) только среднего (1 модель) и тяжелого (2 модели) классов и это ограничивает их использование в лесном хозяйстве при проведении выборочных и промежуточных рубок ухода. Просматривается необходимость создания форвардеров легкого класса с шасси 4К4 и расширения номенклатуры среднего класса с шасси 6К6.
В таблице 1.2 приведена классификация форвардеров по средним значениям технических параметров и их удельных показателей при заготовке древесины по трем уровням массы (класс форвардера).
Таблица 1.2 – Классификация форвардеров
Средний объем транспортируемой древесины (куб. м)
Средний уровень мощности (кВт)
Продолжение таблицы 1.2
Среднее значение массы (т)
Средняя удельная материалоемкость (ткВт)
Средний уровень энергонасыщенности (кВтт)
Удельная грузоподъемность (тт массы форвард.)
Среднее значение отношения массы форвардера к объему транспортируемой древесины (ткуб. м)
Среднее значение отношения мощности двигателя к объему транспортируемой древесины
Структурное построение по техническим параметрам типоразмерных рядов колесных форвардеров ранжированных по трем уровням массы (класс форвардера) характеризется следующими показателями:
- по уровню изменения объема пакета сортиментов транспортируемого форвардером знаменатель прогрессии равен 1676 (от среднего класса к легкому) и 14 (от тяжелого класса к среднему);
- по уровню мощности двигателя знаменатель прогрессии равен 149 (от среднего класса к легкому) и 132 (от тяжелого класса к среднему);
- по уровню эксплуатационной массы форвардера знаменатель прогрессии равен 15 (от среднего класса к легкому) и 125 (от тяжелого класса к среднему);
- по уровню удельной грузоподъемности форвардера знаменатель прогрессии равен 1115 (от среднего класса к легкому) и 112 (от тяжелого класса к среднему).
Таким образом наблюдается тенденция (при переходе от меньшего класса к большему) непропорционального роста уровня объема пакета сортиментов транспортируемого форвардером к росту мощности двигателя и массы форвардера.
Удельные показатели колесных форвардеров по классам типизированного ряда могут характеризоваться следующими средними значениями:
- по удельной материалоемкости: 0124 т кВт (диапазон 012–0127 т кВт);
- по уровню энергонасыщенности: 803 кВтт (диапазон 7825–8314 кВтт);
- по уровню грузоподъемности: 076 ттмассы форвардера (диапазон 0676–0845 тт массы форвардера);
- по среднему уровню отношения массы форвардера к объему транспортируемого форвардером пакета сортиментов: 1224 ткуб. м (диапазон 109–136 ткуб. м);
- по среднему уровню отношения мощности двигателя к объему транспортируемого форвардером пакета сортиментов: 988 кВткуб. м (диапазон 906–1081 кВткуб. м).
Представленные удельные показатели получены с учетом массомощностных параметров форвардеров и рекомендаций по их загрузке (объем пакета сортиментов) до технически допустимого максимального значения по грузоподъемности обозначенного предприятием-изготовителем для транспортирования древесины в полностью погруженном положении.
Если оценивать нагрузочные режимы форвардеров ранжированных по трем уровням массы (класс форвардера) с коэффициентом пропорциональности порядка 15 с учетом критериальных значений среднего объема транспортируемой древесины для машин легкого и тяжелого классов можно спрогнозировать пропорциональность его роста близкого к прямой зависимости для всех классов форвардеров. Тогда объем пакета сортиментов предназначенных для транспортировки форвардером по объемным группам можно принять: для форвардера легкого класса 7 куб. м среднего — 105 куб. м и тяжелого — 16 куб. м. Для таких значений объемов пакета сортиментов средние расчетные значения эксплуатационной массы форвардера мощности двигателя и грузоподъемности с учетом средних значений удельных показателей должны составить:
- для форвардера легкого класса: масса — 857 т (диапазон от 763 до 95 т) мощность двигателя — 687 кВт (диапазон от 634 до 757 кВт) грузоподъемность — 65 т (диапазон от 58 до 73 т);
- для форвардера среднего класса: масса — 1285 т (диапазон от 114 до 143 т) мощность двигателя — 103 кВт (диапазон от 95 до 1135 кВт) грузоподъемность — 98 т (диапазон от 87 до 109 т);
- для форвардера тяжелого класса: масса — 196 т (диапазон от 174 до 217 т) мощность двигателя — 157 кВт (диапазон от 145 до 173 кВт) грузоподъемность — 149 т (диапазон от 132 до 165 т).
Приведенный анализ структуры типоразмерных рядов колесных форвардеров ведущих зарубежных фирм и предприятий стран СНГ позволяет сделать следующие обобщения и выводы:
- наибольшее количество моделей колесных лесозаготовительных машин (форвардеров) транспортирующих древесину в виде сортиментов в полностью погруженном положении на рынке представлено в среднем и тяжелом классах (28 и 21 соотвентственно) типизированного ряда с рекомендуемым объемом пакета сортиментов от 65 до 245 куб. м мощностью двигателя от 81 до 187 кВт и массой от 9 до 2095 т;
- номенклатура форвардеров легкого класса на рынке представлена только двумя моделями из них зарубежные фирмы и предприятия стран СНГ предлагают по одной модели. Российские предприятия не предлагают форвардеры в этом классе что следует признать неудовлетворительным т. к. для лесного хозяйства машины такого типоразмера крайне необходимы при проведении рубок ухода мелкотоварной древесины с минимальным воздействием на лесную среду по показателям маневренности и экологических требований;
- из общего количества моделей форвардеров (51 модель) российские предприятия предлагают 3 модели (или 6 % от общего количества) из них одну в среднем и две модели в тяжелом классах (масса — от 12 до 194 т мощность двигателя — от 92 до 132 кВт объем пакета сортиментов — от 11 до 16 куб. м).
Структурное построение типоразмерных рядов колесных форвардеров ранжированных по трем уровням объемов сортиментов рекомендуемых для загрузки по параметрам грузоподъемности можно охарактеризовать следующими расчетными показателями:
- среднее значение объема пакета сортиментов: 7105 и 16 куб. м;
- среднее значение массы форвардера: 86 128 и 196 т;
- среднее значение мощности двигателя: 69 103 и 157 кВт.
При переходе колесных форвардеров от легкого класса (масса — 5–10 т) к среднему (масса — 10–15 т) рост объема пакета сортиментов массы форвардера и мощности двигателя осуществлены с коэффициентом перехода 15 (фактически в диапазоне 149–167) т. е. можно отметить пропорциональность этого процесса как близкого к прямой зависимости.
При переходе колесных форвардеров от среднего класса (масса — 10–15 т) к тяжелому (масса — 15 т и выше) аналогичные параметры повышаются с коэффициентом 152 (фактически в диапазоне 124–14).
Удельные показатели колесных форвардеров трех классов типизированного ряда будут характеризоваться средними значениями:
- по удельной материалоемкости: расчетные — 0124 т кВт (фактически 0124ткВт);
- по уровню энергонасыщенности: расчетные — 803 кВтт (фактически 803 кВтт);
- по удельной грузоподъемности: расчетные — 0752 тт массы форвардера (фактически — 076 тт массы форвардера);
- по среднему уровню отношения массы форвардера к объему транспортируемого пакета сортиментов: расчетные — 1224 ткуб. м (фактически — 1224 ткуб. м);
- по среднему уровню отношения мощности двигателя к объему транспортируемого пакета сортиментов: расчет-ные — 982 кВткуб. м (фактически — 982 кВткуб. м).
По энергоемкости выполнения операции транспортировки пакета сортиментов колесными форвардерами при заготовке 1 куб. м древесины рекомендуемые расчетные значения удельных показателей в сравнении с фактическими практически одинаковы что дает основание оценивать массо-мощностные параметры форвардеров и режимы их загрузки с учетом оптимизации параметра грузоподъемности для каждого класса типизированного ряда.
Все современные технологические процессы лесозаготовительных работ основаны на первичной заготовке и транспортировке древесины. Для этого применяются машины различных систем предназначенные для конкретного метода заготовки древесины (хлыстовой или сортиментный) с решением проблемы где оставлять порубочные остатки: на лесосеке или на нижнем складе (например по пожарным соображениям). Кроме того в случае выборочных рубок и рубок ухода трелевка древесины может оказаться не лучшим выбором т. к. в этом случае трелюемые деревья могут повредить стволы и корни оставшихся деревьев и подроста. При транспортировке древесины транспортной машиной (форвардером) операцию валки деревьев можно вести более гибко. Это позволяет уменьшить повреждения ствола и кроны дерева.
Выбор оптимальных параметров оборудования и машин в целом предназначенных для транспортировки древесины в виде сортиментов в полностью погруженном положении должен определяться прежде всего производительностью техники которая оправдывала бы затраты на ее приобретение. Однако не стоит пренебрегать и показателями экологических требований — воздействие техники на лес должно быть минимальным.
Конструктивные особенности погрузочно-транспортных машины заключаются в том что основные агрегаты и узлы форвардера надежно защищены от воздействия различных препятствий. Двигатель имеет прочный капот изготовленный из листовой стали толщиной 3 4 мм. Нижняя часть предохраняется от повреждения при наезде трактором на пни и валежины поддоном из листовой стали толщиной 10 15 мм.
Тяговое усилие форвардеров находится в пределах 95-140 кН за счет применения гидростатических гидродинамических или гидростатически-механических трансмиссий. Они способны перевозить грузы почти равные своей собственной массе.
Основным преимущественным показателем колесных машин является скорость движения максимальные значения машин составляют 25 35 кмч.
Крупнейшим поставщиком лесозаготовительных машин является фирма “FMG Timberjack” (создана в 1989 году в результате слияния широко известной финской фирмы Rauma-Repola и канадской компании Timberjack). Фирма “Timberjack” выпускает известные во всем мире колесные погрузочно-транспортные машины моделей 230 810 1010 1110 1210 1710.
Машина “Тimberjack 1010 представляет из себя трехосную машину с приводом на каждое колесо. Имеет шарнирно-сочлененную раму и состоит из тягового и грузового модуля. Задние колеса могут дополнительно оборудоваться гусеницами.трактора - 11 т грузоподъемность - 11 т мощность двигателя - 82 кВт. Трансмиссия трактора состоит из гидротрансформатора марки “Кларк” коробка передач с гидравлическим переключением передач имеет 3 скорости вперед и 3 скорости назад. На тракторе установлен гидроманипулятор типа “Loglift F60 грузовой момент которого составляет 72 кН×м максимальный вылет стрелы - 103 м.
Машина МЛПТ-354 выполнена на базе специального шарнирно сочлененного шасси и включает передний энергетический и задний технологический модули шарнирно сочлененные между собой с возможностью поворота в горизонтальной и качания в вертикальной плоскостях. Она предназначена для сбора погрузки и транспортировки сортиментов а также для их разгрузки и штабелевки.
Энергетический модуль состоит из силовой установки: двигателя сцепления коробки передач переднего ведущего моста с бортовыми редукторами обеспечивающими повышенный дорожный просвет. На мосту закреплена соединительная рама с кронштейном и передней опорой вертикального шарнира.
Технологический модуль включает раму задний ведущий мост карданный привод согласующий редуктор узлы пневмопривода тормозов. Рама заднего модуля с помощью вертикально-горизонтального шарнира соединена с передней опорой на энергетическом модуле. Двухстепенный шарнир позволяет обеспечивать относительный поворот модулей до 40º в обе стороны в горизонтальной плоскости и до 15 º – в поперечной вертикальной плоскости.
В качестве технологического оборудования на погрузочно-транспортной машине установлены гидроманипулятор с поворотным ротатором и радиальным грейферным захватом на конце рукояти грузовая платформа с кониковыми устройствами и ограждение. Управление гидроманипулятором осуществляется с рабочего места оператора с помощью электрогидравлической системы пропорционального управления этом обеспечивается подъем-опускание стрелы и рукояти манипулятора их разворот разворот захвата а также управление выдвижной секцией рукояти и челюстями захвата.
Грузовая платформа погрузочно-транспортной машины для транспортировки сортиментов оборудована четырьмя кониковыми устройствами расположение которых обеспечивает погрузку сортиментов длиной 2 6 м. Основания переднего и заднего коников снабжены зубчатыми планками для повышения надежности удерживания сортиментов от смешения вдоль продольной оси машины.
Трансмиссия состоит из следующих основных сборочных единиц: сцепления; коробки передач; переднего моста с главной передачей и дифференциалом конечными передачами и тормозами; карданной передачи; редуктора; заднего моста с главной передачей и дифференциалом конечными передачами и тормозами.
Погрузочно-транспортная машина МЛ-131 предназначена для сбора погрузки и транспортировки сортиментов а также для их разгрузки и штабелевки.
В состав технологического оборудования входит гидроманипулятор с грейфером и грузовая платформа. Грузовая платформа состоит из настила рамы по бокам которой располагаются гнутые съемные стойки трубчатого профиля. В передней части грузовой платформы перед манипулятором установлено защитное ограждение в виде решетки.
Гидроманипулятор предназначен для сбора погрузки-разгрузки сортиментов на грузовую платформу. Гидроманипулятор устанавливается на технологическом модуле и состоит из поворотной колонны стрелы рукояти и грейферного захвата с ротором. Для увеличения вылета рукоять снабжена удлинителем.
Технологическая секция рамы соединена с силовой посредством универсального вертикально-горизонтального шарнира. Задний технологический модуль состоит из заднего моста оснащенного с каждой из боковых сторон балансирным редуктором с двумя колесами. При этом задний мост вместе с балансирными редукторами в сборе представляет четырехколесную тандемную тележку. Привод моста осуществляется через карданный вал двойной шарнир и редуктор передней опоры. Кабина шасси - унифицированная безопасная каркасно-панельной конструкции термо- и шумоизолирована с защитными решетками на боковых и задних стеклах. Рулевое управление ручное с гидрообъемной передачей с насосом-дозатором и двумя силовыми цилиндрами поворачивающими секции в горизонтальной плоскости вокруг вертикального шарнира на угол 40°.
Рамы всех колесных тракторов для вывозки сортиментов имеют шарнирно-сочлененную конструкцию. Маневрирование машины осуществляется путем поворота одной полурамы относительно другой. Передние колеса являются неповоротными у трактора отсутствует подвеска и небольшие неровности грунта воспринимаются шинами.

5Охрана окружающей среды.doc

5. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Значительную угрозу экологическим системам представляют лесные машины. При проектировании машин и оборудования (особенно в странах СНГ) на первое место ставят экономический фактор. При этом расчет экономических показателей ведется с ориентацией на короткий период времени (срок эксплуатации оборудования в нашем случае берется срок эксплуатации 5 лет) и не принимается во внимание тот факт что уже через несколько десятилетий экономический ущерб от экологических последствий нанесенных данным оборудованием может быть весьма существенным.
Воздействие лесных машин затрагивает основные компоненты экосистем (живые и неживые) выражается в изменении структурно – механических характеристик и загрязнении почв значительном увеличении концентрации фитотоксидантов в атмосферном воздухе. Анализ характера и величины воздействий на экосистему связанные с лесозаготовительными работами показал что наиболее значимыми из них являются:
механические воздействия – заключающиеся в уплотнении почвы и разрушении ее структуры разрушении подстилки и уничтожении растений.
ингредиентное воздействие – материальные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу гидросферу и почву.
параметрическое воздействие связанное с непроизводительными потерями энергии – выбросы тепла шум вибрация электромагнитные излучения.
экологическое воздействие – загрязнение рек регрессии водных систем сокращению мест обитания гибели живых организмов.
Влияние лесных машин на почву и процессы происходящие в почвах под воздействием колес лесовозных автопоездов наиболее полно и точно характеризуют следующие показатели:
давление на грунт и нормальное механическое напряжение в почве;
степень минерализации.
Данные показатели оказывают решающее влияние на физико–механические водно–физические химические и биологические свойства почвы.
Основными факторами ингредиентного воздействия являются выбросы отработавших и картерных газов двигателей внутреннего сгорания топливные испарения потери (утечки) масла и других технологических жидкостей выделения в узлах трения коррозия деталей и узлов машин и оборудования.
При работе технологического оборудования происходит значительное увеличение концентрации фитотоксидантов в атмосферном воздухе.
Определяющим источником выбросов машин и оборудования являются
отработавшие газы двигателей в которых содержатся оксид углерода углеводороды в том числе и кислородосодержащие сажа оксиды азота содержащие соединения в состав которых входят элементы содержащиеся в присадках к топливам и маслам (свинец барий и другие).
Для количественной оценки степени воздействия в настоящее время используют санитарно–гигиенические нормативы которые установлены для обеспечения охраны здоровья человека.
Загрязнение водных объектов происходит вследствие попадания загрязняющих веществ на поверхность земли в бассейнах стока в подземные воды и непосредственно в открытые водоемы. Загрязняющие вещества попадают в гидросферу в результате протечек топлива и технологических жидкостей во время работы или при стоянке лесной техники при производстве ремонта и технического обслуживания машин и оборудования заправочных работах. Поллютанты попадают в гидросферу и через атмосферу (водорастворимые газы и аэрозольные частицы).
Значительную опасность представляет попадание в воду нефтепродуктов. Попадание нефтепродуктов в водные объекты нарушает водопользование всех видов. Влияние нефтепродуктов проявляется в ухудшении физических и органолептических свойств воды растворении в воде токсичных веществ образовании поверхностной пленки которая нарушает газовый режим водоема. Нефтепродукты тяжелые металлы и другие вещества которые не поддаются биологическому разложению накапливаются в донных отложениях.
При оценке границ зоны на которой проявляется воздействие необходимо наличие критериев (показателей) с помощью которых можно оперативно оценивать изменения произошедшие с окружающей средой. Анализ имеющихся литературных данных с учетом специфики работ по вывозке свидетельствует что такими показателями могут быть накопление загрязнителей ассимиляционными органами изменение обменных процессов содержание подвижных (экстрагируемых) форм загрязнителей в тканях и на поверхности листьев (хвои).
По уровню воздействия на лесные экосистемы ингредиентное воздействие сравнимо с механическим поэтому требуется проведение дополнительных исследований в области оценки ингредиентного воздействия лесной техники и оборудования на окружающую среду.

введение.doc

Современные предприятия лесной отрасли являются крупными механизированными организациями круглогодового действия. Они оснащены различной лесозаготовительной техникой: бензомоторными и электромоторными пилами харвестерами и форвардерами тракторами для трелевки древесины челюстными лесопогрузчиками и стреловыми гидроманипуляторами лесовозными автопоездами козловыми и башенными кранами установками для раскряжевки хлыстов. В настоящее время на предприятиях осуществляется поэтапный переход на машинизированный способ заготовки сортиментов. Для его реализации активно внедряются отечественные погрузочно-транспортные машины (форвардеры).
В процессе эксплуатации отечественных форвардеров возникла серьезная проблема низкой надежности их шарнирно-сочлененных несущих конструкций. Это обусловлено тем что в основу базовых шасси форвардеров положены конструкции сельскохозяйственных и дорожно-строительных тракторов выполняющих тяговые операции. Установка на них манипуляторного технологического оборудования привела к возникновению ранее не рассматривавшихся режимов нагружения и как следствие к многочисленным отказам несущих конструкций. В 2013 году на их долю приходилось 17–20% всех отказов многооперационных машин (около 40% времени их простоев). При этом до 82% случаев отказов несущих конструкций возникало непосредственно в области шарнира сочленения полурам. Кроме того отечественные предприятия лесного машиностроения активно выходят на рынки стран ЕврАзЭС где надежная работа машин является залогом их конкурентоспособности.
В этой связи актуальность приобрели исследования направленные на повышение надежности несущих конструкций форвардеров. Достижение данной цели возможно на основе проработки вопросов технологии работы форвардера инженерных расчетов по определению нагруженности его несущей конструкции оценки безопасности работы охраны труда и экономической эффективности предлагаемых нововведений.