Расчёт основных параметров лесотехнической машины

Введение
В наше время созданы системы машин для лесотехнических работ, которые устраняют тяжёлый ручной труд на лесозаготовках, повышают производительность и значительно улучшают условия труда лесозаготовителей.
Условия эксплуатации лесных машин сложнее и многообразнее, чем тракторов и автомобилей, используемых для других целей. Свойства трелёвочного волокна, расположение и состояние дорожных усов и веток, атмосферно-климатические и производственные условия изменяются в широком диапазоне и довольно часто.
Определённый характер распределения древостоя в зависимости от рельефа местности и свойств лесных почв усложняет задачу повышения универсальности применения лесных машин для различных видов производственных операций, однако, не делает её невозможной.
Лесная машина состоит из сложных систем и механизмов, включающих большое количество крупногабаритных, имеющих большую массу деталей со многими степенями свободы и связями. Характерные особенности взаимодействия лесной машины с предметом труда приводят к возникновению весьма сложных процессов в её механизмах, которые влияют на эксплуатационные свойства и эффективность применения этих машин. Для повышения технического уровня машин и грамотного их использования необходимо иметь представление о законах, положенных в основу функционирования отдельных систем и механизмов, а также машины в целом.








1.Выбор двигателя
1.1. Определение максимальной мощности двигателя
Определим максимальную мощность двигателя Nmax. Для этого сначала найдем мощность двигателя при выбранной максимальной скорости автомобиля 4х2 при движении на горизонтальной грунтовой дороге. Мощность двигателя при Vmax рассчитаем по формуле:

где N Vmax – мощность двигателя при максимальной скорости, кВт;
Ga – полный вес автомобиля, Н.
Vmax – выбранная максимальная скорость движения, км/ч;
kF – фактор обтекаемости, Н·с²/м²;
kF = 0,6…0,7;
ψVmax – коэффициенты сопротивлению качению дороги при максимальной
скорости;
η трVmax – КПД трансмиссии;
hтрVmax= 0,86…0,94.
yVmax=f=f0 (1 +k1Vmax2 ),
f0 – коэффициент сопротивления качения для грунта, относящийся к малым скоростям, f0 = 0,012...0,015;
k1 = (4...5)10-5.
yVmax=f= 0,0135(1 + 4,5 ×10-5×1562) = 0,028.
Ga=mag= 1805× 9,8 = 17689H.
Мощность двигателя при максимальной скорости:


На лесотехнических автомобилях устанавливается двигатель несколько завышенной мощности для того, чтобы создать собственную приспосабливаемость его к внешним перегрузкам и уменьшить количество вынужденных переключений передач.
Степень использования равна:

Максимальная мощность двигателя определим по формуле:

где Nmax–максимальная мощность двигателя, кВт;
NVmax – мощность двигателя при максимальной скорости, кВт;
a, b и c – коэффициенты, характеризующие тип и конструкцию двигателя внутреннего сгорания (ДВС a = b = c = 1).

Определим стендовую мощность:
Nст.max= k2Nmax,
где k2=1,1...1,2.
Nст.max=1,2 82,67 = 99,2 кВт
1.2.Выбор двигателя
Величину Nст.max двигателя проектируемого автомобиля используют лишь для сравнения ее с данными существующих двигателей и установления возможности применения выпускаемых промышленностью двигателей.
Внешняя скоростная характеристика может быть получена из решения следующей эмпирической формулы:
,
где Nm – текущее значение мощности, кВт;
Nmax – максимальная мощность двигателя, кВт;
nm– текущее значение числа оборотов вала двигателя, об/мин;
nN – максимальное значение числа оборотов вала двигателя, об/мин;
а, b и с – коэффициенты, характеризующие тип и конструкцию двигателя внутреннего сгорания (ДВС a = b = c = 1).
nmin=950 об/мин; nN= 5300 об/мин.
Зададим в интервале от nmin до nmax ряд значений nm , находим соответствующие значения Nm и строим кривую зависимости Nm= f (nm) , а затем Mm= f (nm ) , имея ввиду, что:


Где – угловая частота вращения коленчатого вала, 1/с;
Mm – текущее значение крутящего момента, Н·м.









График зависимостиNm = f (nm ) иMm = f (nm )представлен на рисунке 1.

Рисунок 1. График зависимостиNm = f (nm ) иMm = f (nm )
Определим рабочий объем (литраж) двигателя по формуле:

где Vh – рабочий объем (литраж) двигателя, л;
t – тактность двигателя (для четырехтактного двигателя t =4);
Nmax – максимальное значение мощности, кВт;
peN– среднее эффективное давление при максимальной мощности,МПа.
nmax – максимальное значение числа оборотов вала двигателя, об/мин.
Поскольку тип и мощность серийного двигателя ЯМЗ-238М2 близко соответствуют проектируемому (расхождение по мощности не превышает +5%), принимаем серийный двигатель.