WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Полагая, что при принятом динамическом параметре Dc падение угловой скорости ротора при свободных колебаниях ножа незначительно, считаем. Решение уравнения (4) существенно упрощается, если принять, что для малых углов колебаний ножа. В этом случае период свободных колебаний ножа с учётом собственной круговой частоты свободных колебаний ножа определяется по известной формуле:. Количество свободных колебаний ножа за один оборот ротора называется коэффициентом кратности системы
и определяется как отношение периода колебания ротора Тр к периоду колебания ножа Тн. Так как до начала следующего реза нож совершает поворот вместе с ротором на угол р (рисунок 2), который меньше, чем угол 2, то время поворота ротора до начала следующего реза этим же ножом будет меньше периода колебания ротора.

В этом случае коэффициент кратности определяется по формуле:

. (6)

При выборе динамического параметра ножа Dн лежит условие, чтобы коэффициент кратности К был равен 0,25; 1,25; 2,25 и т.д.

Применительно к ротору кустореза принимаем коэффициент кратности равным. На рисунке 3 представлены графики изменения угла отклонения ножа и относительной скорости ножа при свободных колебаниях ножа за время tmax, при следующих начальных условиях: ; ;.

Рисунок 3 – Изменение угла отклонения ножа и относительной скорости ножа при свободных колебаниях ножа для ротора кустореза при

В процессе свободных колебаний на нож также действует момент сопротивления от трения в шарнире, который постоянен по величине
и направлен против движения ножа.

Тогда, система уравнений (4) с учетом принятых допущений и момента сопротивления от трения в шарнире принимает вид:

, (7)

где – угловое ускорение ножа, с-2; p – собственная круговая частота свободных колебаний ножа, с-1; – угол отклонения ножа от радиального положения, рад; – коэффициент затухания.

С учетом коэффициента кратности К относительная скорость движения ножа при совпадении движения ножа с направлением вращения ротора определяется по формуле:

(8)

где р – собственная круговая частота свободных колебаний ножа, с-1; max – угол отклонения ножа до упорного вкладыша, рад; K – коэффициент кратности; – коэффициент затухания; ti – время движения ножа из крайнего положения до начала резания, с.

Высокая эффективность работы ротора при срезании ствола большого диаметра достигается за счёт совпадения относительного движения ножа с вращением ротора, при этом энергозатраты на привод ротора не увеличиваются. Коэффициент изменения приведенного момента инерции ротора в этом случае определен как соотношение:

, (9)

где Jпр – приведенный момент инерции ротора при совпадении относительного движения ножа с направлением вращения ротора, кг·м2; Jр – момент инерции ротора при радиальном расположении ножей, кг·м2.

Выполненные обоснования позволяют рекомендовать новые параметры ротора (таблица 1).

Таблица 1

Сравнение параметров базового ротора кустореза КР-2В (КР-2К)
и ротора с обоснованными параметрами

Параметр

Ротор
кустореза
КР-2В (КР-2К)

Ротор
с обоснованными параметрами

Отклонение (%)

Диаметр по режущим кромкам, мм

1084

1090

+ 6 (< 1%)

Диаметр маховика, мм

500

700

+ 200 (40%)

Расстояние от оси вращения ротора до оси вращения ножа, мм

210

310

+ 100 (48%)

Вылет ножа, мм

332

235

– 97 (29%)

Расстояние от оси вращения ножа до его центра тяжести, мм

151

102

– 49 (33%)

Толщина ножа, мм

14

16

+ 2 (14%)

Масса ножа, кг

3,93

3,27

– 0,66 (17%)

Масса маховика, кг

90,6

90,6

0

Момент инерции ножа относительно оси его вращения, кг·м2

0,138

0,057

– 0,081 (59%)

Момент инерции маховика, кг·м2

2,83

5,55

+ 2,72 (96%)

Для обоснованных параметров ротора коэффициент изменения приведенного момента инерции ротора составил 1,03. Для обеспечения рационального режима работы ротора кустореза рекомендуется существенно изменить следующие основные параметры ротора: диаметр маховика увеличить на 40 %, вылет ножа уменьшить на 29 %. При этом массу маховика рекомендуется оставить неизменной, а массу ножа уменьшить на 17 %.

В третьем разделе изложена программа и приведены результаты экспериментальных исследований в полевых условиях.

Исследования в полевых условиях проводились с целью сравнения таксационных показателей возобновленной древесно-кустарниковой растительности через три года после расчистки ручным способом и роторным кусторезом КР-2В, а также определения таксационных показателей возобновленной древесно-кустарниковой растительности через 10 лет после расчистки роторным кусторезом КР-2В.

Для проведения полевых исследований были выбраны четыре участка. Первый участок – возраст ДКР около трех лет, расчистка проводилась зимой роторным кусторезом КР-2В. Второй участок – возраст ДКР три года, расчистка проводилась летом роторным кусторезом КР-2В. Третий участок – возраст ДКР три года, ручная расчистка участка проводилась весной. Четвертый участок – возраст ДКР 10 лет. Обследование данного участка проводилось для сравнения с участками № 1 и № 2.

Состав ДКР на исследованных участках по диаметру и высоте стволов представлен в таблице 2.

Таблица 2

Состав ДКР на участках по диаметру и высоте стволов


участка

Состав по диаметру, %

Максим.
высота стволов
на участке, м

до 3,0 см

от 3,1
до 6,0 см

от 6,1
до 10,0 см

1

96,3

3,7

-

5,0

2

99,9

0,1

-

3,5

3

87,1

12,6

0,3

5,5

4

76,2

19,3

4,5

10,0

Проведенные исследования позволили установить, что средняя густота древесно-кустарниковой растительности на участках составила:
на участке № 1 – 54,3 тыс.шт./га, на участке № 2 – 53,2 тыс.шт./га, на участке № 3 – 31,4 тыс.шт./га, на участке № 4 – 51,5 тыс.шт./га.

Результаты исследований позволили сделать вывод, что в формировании ДКР в условиях эксперимента на исследованных участках основную роль играют лиственные породы, такие как ива, береза, осина, ольха и рябина. Характерно, что на участке № 4 с десятилетним возрастом древостоя береза, как наиболее прочная порода для срезания, составляет 43,2 %.

В четвертом разделе изложена программа и методика проведения экспериментальных исследований в лабораторных условиях. Приведены результаты исследований в лабораторных условиях.

Исследования в лабораторных условиях проводились с целью определения механических свойств при резании древесно-кустарниковой растительности различных пород в зависимости от состояния древесины (мерзлая или талая).

Для создания статической перерезающей нагрузки использовался гидравлический пресс ПГ-100А, представленный на рисунке 4.

Рисунок 4 – Испытания образца на прессе ПГ-100А

Проведенные исследования в лабораторных условиях позволили определить:

  • пределы прочности при перерезании поперек волокон древесно-кустарниковой растительности различных пород, которые составили: для березы – 9,3 МПа, для ольхи – 5,0 МПа, для ивы – 6,5 МПа и для сосны – 4,1 МПа;
  • коэффициент, учитывающий резание при отрицательной температуре, который составил: для березы – 1,02, для ольхи – 1,16, для ивы – 1,23, для сосны – 1,46.

По результатам исследований установлено, что максимальная сила резания при положительной температуре возникала при внедрении ножа на величину равную 0,88-0,94 диаметра образца, максимальная сила резания при отрицательной температуре возникала при внедрении ножа на величину равную 0,78-0,89 диаметра образца.

В пятом разделе исследована технология работы роторного кустореза в летних и зимних условиях с различными углами подъема и проведена технико-экономическая оценка работы роторного кустореза.

Рекомендуется проводить расчистку участков роторным кусторезом по технологической схеме (рисунок 5 а) на предельных углах подъема:
в летних условиях до 25°, в зимних условиях до 15°. При работе по данной схеме роторный кусторез движется по периметру прямоугольного участка по часовой стрелке и производит срезание по ходу движения.

Расчистку участков с продольным уклоном, превышающим предельный угол подъема роторного кустореза, рекомендуется проводить по технологической схеме (рисунок 5 б). Рабочий ход совершается при спуске роторного кустореза, при подъеме совершается холостой ход.

Для технологической оценки применения ротора с новыми параметрами рассмотрен случай, когда на i-ом резе, нож кустореза срезает ствол полностью и ротор теряет часть кинетической энергии. Считаем работу ротора более или менее равномерной при восстановлении оборотов
к началу срезания следующего ствола. В этом случае, рабочую скорость кустореза определим по формуле:

, (10)

где Мкр – крутящий момент гидромотора, Нм; Jp – момент инерции ротора при радиальном расположении ножей, кг·м2; – угловая скорость ротора, с-1; Арез – работа, затраченная на срезание ствола, Дж; – коэффициент изменения приведенного момента инерции ротора; nст – количество стволов на 1 м2, шт/м2; dср – средний диаметр двух стволов, м; k – коэффициент использования приведенного момента инерции.

а)

б)

1 – участок; 2 – роторный кусторез; 3 – полоса расчистки;

4 – срезанная древесно-кустарниковая растительность;

5 – высоковольтная опора; 6 – лесной массив

Рисунок 5 – Технологические схемы расчистки участков

от древесно-кустарниковой растительности

Учитывая условия работы роторного кустореза, коэффициент использования приведенного момента инерции предложено принимать равным k 0,8

Для определения технологической оценки были использованы данные полевых исследований количества стволов на участке № 4 при срезании ствола берёзы диаметром 10 см. По результатам технологической оценки применения ротора с обоснованными параметрами на рисунке 6 представлены графики изменения рабочей скорости движения кустореза в зависимости от угловой скорости вращения ротора.

Рисунок 6 – Графики изменения рабочей скорости движения кустореза
в зависимости от угловой скорости вращения ротора

Технологическая оценка применения кустореза с обоснованными параметрами показала увеличение производительности работы в сравнении с базовым вариантом (кусторезом КР-2В) на 14 %, при этом, энергозатраты на привод роторов не увеличиваются.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»