Колесный сортиментовоз с комбинированной трансмиссией».

«Колесный сотриментовоз с комбинированной трансмиссией»

Одной из важнейших операций при  лесозаготовках является транспортировка  древесины. Если заготовка ведется  по сортиментной технологии, то транспортировка  древесины осуществляется в полностью  погруженном положении на специальных  машинах – сортиментовозах (форвардерах).

Эти машины создаются на гусеничном или колесном ходу.

Сортиментовозы оснащаются специальным технологическим оборудованием для сбора и накапливания сортиментов для транспортировки.

Базовой машиной для колесных сортиментовозов являются специальные тракторы с шарнирно-сочлененной рамой, широкопрофильными шинами низкого давления и колесной формулой 4×4; 6×6; или 8×8.

По сравнению с гусеничными  машинами они обладают высокой маневренностью и скоростями движения.

Большое количество колес по сравнению  с колесным трелевочным трактором  необходимо устанавливать потому, что  сортиментовоз имеет значительную грузоподъемность. Для разных типов сортиментовозов она находится в диапазоне 50…150 кН.

Разработанный сортиментовоз (Лист 1, 2) с колесной формулой 8×8 состоит из двух модулей - энергетического и технологического, соединенных универсальным шарниром.

Предполагаемый вес машины 110 кН, грузоподъемность 100…110 кН.

На энергетическом модуле размещен двигатель Д 160.1 (мощностью 109 кВт  и частотой вращения 2200 об/мин.) и  кабина управления машиной. На технологическом  модуле установлено технологическое  оборудование (см. Лист 1): манипулятор  с челюстным захватом и коники для накапливания сортиментов.

При необходимости спереди может  навешиваться толкатель, предназначенный  для расчистки погрузочных площадок и волоков.

Кабина каркасная, герметичная, шумоизолирующая. Имеется защитное ограждение, круговое освещение, зеркала заднего вида.

Гидрообьемное рулевое управление с помощью двух цилиндров обеспечивает “излом” рамы на 45 градусов, что позволяет поворачивать сортиментовозу с радиусом поворота не более 6 м.

На сортиментовозе установлены на двух тандемных тележках колеса с шинами низкого давления размером 20,5×25. Такая конструкция ходовой части позволяет снизить давление на грунт, что положительно влияет на проходимость. Для дальнейшего уменьшения удельного давления, например, при работе зимой на снегу, на колеса тандемных тележек можно устанавливать резинометаллические гусеницы. 

Во время работы сортиментовоза на лесосеке величина сопротивления движению постоянно меняется. Это вызвано изменением рельефа местности, плотности почвы, наличием препятствий в виде пней, корней, деревьев.

Для тяжелых условий работы колесных машин в лесу приемлемой является гидростатическая (гидрообъемная) передача.

Она обладает рядом достоинств:

1. Бесступенчатое, плавное изменение тяги и скорости;
2. Наличие гидравлической магистрали от насоса к мотору обуславливает демпфирующие свойства всей передачи, двигатель машины работает более устойчиво и подвергается меньшему износу;
3. Повышение проходимости, вследствие плавной передачи крутящего момента и возможности длительной работы с малыми скоростями;
4. Облегчение труда водителя.

Для проектируемого сортиментовоза разработана трансмиссия (Лист 2), в которой подвод энергии к тандемным тележкам осуществляется гидростатической передачей, а далее к восьми ведущим колесам механически. Такие схемы сейчас широко применяются иностранными производителями.

Гидростатическая часть трансмиссия  включает в себя: регулируемый насос, распределитель, два реверсивных  регулируемых мотора и вспомогательную  арматуру. При необходимости один их гидромоторов может отключаться.

Механическая часть трансмиссии  состоит из двухступенчатой главной  передачи, шестерен балансира тандемной  тележки и планетарных колесных редукторов. Общее передаточное число  тандемной тележки 47,8.

Анализ конструкций тандемных  тележек показал, что машин грузоподъемностью  более 100 кН лучше применять шестеренный  привод ведущих колес, а для поворота балансира тандемной тележки  использовать подшипник скольжения.

За основу конструкции главной  передачи (Лист 3) тандемных тележек  взята главная передача заднего  моста среднего автогрейдера ДЗ-31-1.

В эту конструкцию был добавлен самоблокирующейся межколесный дифференциал свободного хода для повышения проходимости. Также был изменен вход главной передачи для установки гидромотора.

Тандемная тележка (Лист 4) сортиментовоза портального типа, центральной частью крепится к полурамам. В ходе проектирования были подобраны передаточные числа главной передачи и шестерен тандемной тележки, обеспечивающие требуемый тяговый и скоростной режим работы.

Передаточное число шестерен балансира  тандемной тележки равно 0,827. Балансиры  тележки поворачивается в подшипнике скольжения, размешенном в корпусе  моста.

Конструкция планетарного редуктора  ведущего колеса изображена на листе  5 , в нее также встроен дисковый тормоз колеса с гидравлическим приводом.

В расчетной части проекта были выполнены кинематические и прочностные  расчеты элементов тандемной  тележки. Подобраны двигатель сортиментовоза, агрегаты гидравлической схемы и проведен расчет тягово-скоростной характеристики сортиментовоза.

Предлагаемая трансмиссия обеспечивает получение тягово-скоростной характеристики (Лист 6) позволяющей трактору двигаться  без разрывов потока энергии со скоростями до 25 км/час. Ограничение тяги 105 кН достигается  настройкой клапанов.

Большое значение при проектировании машины является разработка рекомендаций потребителю данной продукции по техническому обслуживанию и ремонту  в процессе эксплуатации.

Мониторинг отказов гидропривода сортиментовоза в процессе работы показал наиболее подверженные поломкам элементы гидравлической системы машины.

Были установлены конкретные неисправности  появляющиеся при работе гидропривода, их частота появления и определены способы их устранения (лист 7).

Безотказность и долговечность  гидропривода, прежде всего, определяется правильным и своевременным уходом за ним.

Для погрузчика была составлена карта  технического обслуживания гидрообъемного привода. В ней установлены периодичность  и номенклатура проводимых работ (лист 8). Процесс технического обслуживания и ремонта в лесозаготовительных  предприятиях ввиду малочисленности  парка машин целесообразно организовывать методом универсальных постов.

В технологической части пояснительной  записки проекта, в качестве примера  описывается технология разработки лесосеки с использованием данного  сортиментовоза для вывозки древесины.

Проведенный экономический расчет показал эффективность применения предлагаемого сортиментовоза при лесозаготовках (лист № 9). Производительность повысилась на 11,9 %. Годовая экономия составляет 130,2 тыс. руб.

В разделе охрана труда рассмотрены  вопросы обеспечения микроклимата и теплоизоляции кабины. Были сформулированы требования пожарной профилактики и  охраны окружающей среды.