Повышение эффективности лесопромышленных тракторов путем совершенствования параметров трансмиссии
На правах рукописи
Цыганов Дмитрий Андреевич
Повышение эффективности лесопромышленных
тракторов путем совершенствования параметров трансмиссии
05.21.01 – Технология и машины лесозаготовок
и лесного хозяйства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Петрозаводск
2011
Работа выполнена в Санкт-Петербургской государственной
лесотехнической академии им. С.М. Кирова
| Научный руководитель | доктор технических наук, профессор Мартынов Борис Григорьевич |
| Официальные оппоненты | доктор технических наук, профессор Мясищев Дмитрий Геннадьевич кандидат технических наук, доцент Скобцов Игорь Геннадьевич |
| Ведущая организация | Московский государственный университет леса |
Защита состоится «22» апреля 2011 г. в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 212.190.03 при Петрозаводском государственном университете по адресу: 185910, Россия, Республика Карелия, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петрозаводского государственного университета.
Автореферат разослан «___» ________ 2011 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Воронов Р.В.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. В настоящей работе предлагаются методики для повышения производительности лесопромышленных тракторов путем совершенствования параметров их трансмиссий. Современные отечественные трактора лесной отрасли в основном оснащаются механическими ступенчатыми трансмиссиями, имеющими ряд существенных недостатков, такие как: обеспечение высокой мощности только в узком диапазоне тяговых сопротивлений; невозможность переключения передач под нагрузкой; частое переключение передач, повышенная утомляемость оператора, связанная с частым переключением передач приводит к понижению производительности. В то время как более перспективными, и широко применяемыми за рубежом, являются гидромеханические трансмиссии: гидродинамическая и гидростатическая. Для наиболее эффективного применения различных трансмиссий необходимо определить тип трансмиссии для лесопромышленного трактора заданного назначения и рассчитать тягово-мощностные характеристики. Выбор оптимальных характеристик трансмиссии для лесопромышленного трактора повышает его производительность.
Цель работы. Повышение эффективности работы лесопромышленных тракторов различного назначения путем определения оптимального типа и параметров трансмиссии.
Объекты и методы исследования. Объектами исследования являются трансмиссии лесопромышленных тракторов. Теоретические и экспериментальные исследования выполнены на основе расчетных формул, направленных на оптимизацию результатов.
Научная новизна. В работе использованы новые методики для расчета тягово-мощностных характеристик для лесопромышленных тракторов, учитывающие такие важные особенности работы этих машин, как цикличность работы, работа с переменным весом, широкий диапазон тяговых сопротивлений и высокая динамика их изменения, разнообразие грунтов (грунты с разной несущей способностью). Для более объективного анализа тягово-мощностных параметров трелевочных тракторов находится зависимость действительной скорости Vд (скорости движения трактора с учетом буксования) и крюковой мощности Nкр от силы тяги на крюке Ркр.
На защиту выносятся следующие положения:
- новые методики тягово-мощностного расчета для лесопромышленных тракторов с механическими и гидромеханическими трансмиссиями, позволяющие более объективно оценивать эффективность работы трактора;
- новый критерий оценки эффективности работы лесопромышленных тракторов, учитывающий широкий диапазон тяговых сопротивлений и высокую динамику их изменения;
- теоретическая модель работы трактора в различных природо-производственных условиях, с различными тяговыми сопротивлениями и с разными типами трансмиссий с учетом их реальных характеристик;
- метод расчета производительности лесопромышленного трактора, учитывающий нормальный закон распределения тягового усилия.
Практическая значимость работы заключается в определении оптимальных передаточных чисел коробок передач, типа трансмиссии для лесопромышленных тракторов различного назначения, характеристик выбранной трансмиссии для достижения максимальной эффективности.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях Санкт-Петербургской государственной Лесотехнической академии в 2008-2009 гг.
Публикации. По результатам исследований опубликованы 6 печатных работ, из них, 2 в издании, рекомендованном ВАК, 2 – методические указания.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных выводов и рекомендаций, а так же списка используемых источников из 165 наименований и 11 приложений. Общий объем работы 183 страницы, из них 135 основного текста и 48 страницы приложений. Диссертация содержит 49 рисунков, 26 таблиц.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении сформулирована актуальность темы, научная новизна и научные положения, выносимые на защиту, а так же практическая значимость.
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
В настоящее время лесопромышленные тракторы можно разделить на две основные группы: гусеничные и колесные.
Современные гусеничные лесные тракторы по их функциональным возможностям и назначению можно разделить на четыре основные группы: трелевочные тракторы, многооперационные тракторы, лесопогрузчики и специальные. Колесные лесные тракторы по их функциональным возможностям и назначению можно разделить на следующие основные группы: харвестеры, форвардеры, скиддеры и валочно-пакетирующие тракторы.
Проведенный анализ конструкций зарубежных лесопромышленных тракторов различного назначения показал значительное преобладание гидромеханических трансмиссий в сравнении с механическими. Для трелевочных тракторов наиболее распространена гидродинамическая трансмиссия, имеющая следующие преимущества:
- возможность автоматического бесступенчатого изменения передаточного числа трансмиссии, что позволяет работать на постоянной высокой мощности двигателя в широком диапазоне внешних сопротивлений;
- высокие защитные демпфирующие свойства трансформатора значительно снижают динамические нагрузки на двигатель и трансмиссию, что увеличивает их срок службы;
- плавность передачи крутящего момента способствует уменьшению потерь на буксование, что повышает проходимость машины и улучшает сцепные качества.
Для многооперационных тракторов и форвардеров преимущественно используется гидростатическая трансмиссия, имеющая следующие достоинства:
- удобство и высокая гибкость компоновки;
- бесступенчатая изменение передаточного числа трансмиссии, что позволяет работать на постоянной высокой мощности двигателя в широком диапазоне внешних сопротивлений;
- простота осуществления реверса без дополнительных элементов;
- одновременно элементы трансмиссии возможно применять в качестве механизма поворота, при схеме 2 насоса - 2 мотора.
В работах отечественных ученых Орлова С.Ф, Гольдберга А.М., Анисимова Г.М., Александрова В.А. (СПб ЛТА); в трудах Зайчика М.И., Котикова В.М. и др. разработаны основные теоретические положения и инженерные расчеты лесопромышленных тракторов. В работах Сергеева В.П., Жукова А.В., Прохорова В.Б., Довжика В.Л., разработан широкий круг проблем по выбору параметров лесопромышленных машин и их агрегатов. Значительный вклад в направлении исследования работы гидромеханических и гидрообъемных передач внесен Селивановым Н.И., Каверзиным С.В., Гаркави Н.Г, Бардышевым О.А., Нарбутом А.Н., Шариповым В.М. Исследования влияния показателей ДВС и характеристик ГТ на их совместную работу отражены в работах ПО ВгТЗ, Дорменена С.И., Кузнецова Н.Г., КотовскогоА.В. Большой объем научно-исследовательских работ по обоснованию и созданию гидротрансформаторов проделан в НАТИ.
В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:
- выбор критерия для оценки эффективности типа и параметров трансмиссии для лесопромышленных тракторов;
- проведение анализа и систематизации природно-производственных условий эксплуатации лесопромышленных тракторов, т.е. диапазон изменения коэффициента перекатывания, диапазон изменения сцепных свойств, и их статистические характеристики;
- разработка теоретической модели работы трактора в различных природно-производственных условиях, с различными тяговыми сопротивлениями и с разными типами трансмиссий с учетом реальных характеристик гидромеханических трансформаторов, агрегатов и узлов гидростатической трансмиссии;
- разработка методики, позволяющей делать выбор различных трансмиссий лесопромышленных тракторов;
- разработка рекомендаций для заводов и т.п.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
В ранее изданных работах на тему трансмиссий лесопромышленных тракторов результатом тягового расчета являлось построение зависимости теоретической скорости движения Vт трактора от касательной силы тяги Рк. Этот метод не отражает такие особенности работы трелевочных тракторов, как: влияние крюковой силы тяги на работу трактора; влияние буксования учитывается только ограничением по сцеплению, но не учитывается влияние буксования на действительную скорость и мощность трактора в процессе трелевки. Для более объективного анализа тягово-мощностных параметров трелевочных тракторов необходимо находить зависимость действительной скорости Vд (скорости движения трактора с учетом буксования) и крюковой мощности Nкр от силы тяги на крюке Ркр.
Существенной особенностью работы трелевочного трактора является преодоление в процессе выполнения рабочего хода значительных тяговых (крюковых) сопротивлений, изменяющихся в широком диапазоне и имеющих высокую частоту колебания нагрузки. Эта особенность предопределяет невозможность переключения передач при выполнении рабочего хода (например, трелевки пачки), даже при коробке передач с возможностью переключения на ходу, что вынуждает работать во время трелевки только на одной выбранной передаче (в зависимости от почвенно-грунтовых условий и объема трелюемой пачки). Поэтому, по нашему мнению, объективным критерием для оценки эффективности работы трелевочного трактора может служить средняя крюковая мощность, определенная с учетом действительного закона распределения тягового усилия. Величина средней мощности на крюке, при прочих равных условиях (параметры трактора и природно-производственные условия), характеризует величину полезной работы трактора, т.е. его производительность.
Величина критерия средней мощности на крюке определяется по следующей формуле:
(1)
где
Nкр(Pкр) – зависимость мощности на крюке от тягового усилия;
f(Pкр) – плотность вероятности;
Ркр min и Ркр max – значения минимальных и максимальных тяговых усилий соответственно;
Ne – максимальная мощность двигателя для заданного трактора.
Для определения средней мощности на крюке необходимо рассчитать тягово-мощностные характеристики трактора для заданных природо-производственных условий работы.
Тяговая характеристика представляет собой зависимости действительной скорости Vд, мощности на крюке Nкр и удельного расхода топлива ge, от силы тяги на крюке Ркр для каждой передачи.
Рассчитываем касательную силу тяги, Рк , кН:
(2)
где
Ме – крутящий момент двигателя при данной частоте вращения коленчатого вала двигатлея, Нм;
i – передаточное число трансмиссии;
– общий КПД трансмиссии (в т.ч. КПД гусеничного движителя);
rзв – радиус ведущей звездочки (колеса), м.
Рассчитываем теоретическую скорость движения Vт, км/ч:
(3)
где
nе – частота вращения коленчатого вала двигателя, мин-1;
rзв – радиус ведущей звездочки (колеса), м.
i – передаточное число трансмиссии;
Рассчитываем силу тяги на крюке Ркр, кН:
(4)
где
Рк – касательная сила тяги, рассчитанная по формуле (2), кН;
Pf – сила сопротивления самопередвижению трактора, кН.
(5)
где
Gа – вес трактора, кН;
Q1 – вес части пачки, приходящейся на трактор, кН.
fп – коэффициент самопередвижения.
Зависимость буксования от тягового усилия рассчитывается по формуле:
(6)
где
Рк – касательная сила тяги, рассчитанная по формуле (2), кН;
- максимальная сила тяги по сцеплению на данном грунте, кН.
б – коэффициент, определяемый опытным путем.
, (7)
где
– максимальный коэффициент сцепления;
Gа – вес трактора, кН;
Q1 – вес части пачки, приходящейся на трактор, кН.
Рассчитываем действительную скорость движения трактора (с учетом буксования) Vd, км/ч:
(8)
где
Vт – теоретическая скорость движения трактора, рассчитанная по формуле (2), км/ч;
– коэффициент буксования, рассчитанный по формуле (6).
Рассчитываем мощность на крюке Nкр при соответствующем значении Pкр, кВт:
(9)
где
Ркр – сопротивление на крюке, рассчитанное по формуле (4), кН;
Vд – действительная скорость движения трактора, рассчитанная по формуле (8), км/ч.
Считаем удельный расход топлива ge:
(10)
где
Gт – часовой расход топлива, при соответствующей частоте вращения коленчатого вала двигателя, кг/ч;
Nе – мощность двигателя при соответствующей частоте вращения коленчатого вала, кВт.
При расчете тягово-мощностных параметров с ГМТ входными параметрами в механическую часть трансмиссии являются выходные характеристики системы двигатель-гидротрансформатор: крутящий момент на турбине Мт и частота вращения турбины nт. Для нахождения этих параметров необходимо предварительно произвести расчет совместной работы двигателя и гидротрансформатора.
Определение режимов совместной работы ДВС и ГТ.
а) Построить характеристику двигателя по крутящему моменту, а так же по часовому расходу топлива.
б) Определить крутящий момент на насосном колесе гидротрансформатора для каждого фиксированного значения iгт от 0 до 1 (шаг ~ 0,05 iгт).
, (11)
где
Мн – крутящий момент на насосе, Нм;
– плотность рабочей жидкости, Н/м3;
н – коэффициент крутящего момента (безразмерная характеристика гидротрансформатора) для данного фиксированного iгт ;
dа – диаметр трансформаторного колеса, м;
nе – частота вращения коленчатого вала двигателя, мин-1 (достаточно брать в диапазоне от точки максимального крутящего момента двигателя Me max до максимальных холостого хода nхх, с шагом 50~100 мин-1).
в) На графике момента двигателя строим функции крутящего момента на насосе Мн от частоты вращения коленчатого вала двигателя для каждого значения iгт (
).
г) Находим точки пересечения кривой крутящего момента двигателя с кривыми момента на насосе Мн. Эти точки и есть точки совместной работы двигателя с гидротрансформатором.
Расчет выходных характеристик.
д). Находим крутящий момент на турбине Мт при каждом соответствующем значении iгт:
, (12)
где
Мт – крутящий момент на турбине, Нм;
Мн – крутящий момент на насосе, Нм;
kгт – коэффициент трансформации момента (безразмерная характеристика гидротрансформатора).
е) Находим частоту вращения турбины nт при каждом соответствующем значении iгт:
, (13)
где,
nт – частота вращения турбины, мин-1 ;
nн – частота вращения насоса, мин-1;
iгт – кинематическое передаточное отношение (безразмерная характеристика гидротрансформатора).
Значения Мт и nт есть выходные характеристики системы двигатель-гидротрансформатор.
Далее рассчитываем среднюю мощность с учетом действительного закона распределения тягового усилия по формуле (1) для выбранной передачи.
Результаты и анализ проведенных исследований.
1. Анализ данных, полученных в результате расчетов тягово-мощностных характеристик трактора показывает, что максимальные (абсолютные) значения крюковой мощности (в одной точке) наиболее велики при МТ (см. таблицу 1).
Таблица 1.
Значения максимальных крюковых мощностей
| Грунтовые условия | Мощность Nкр, кВт | ||
| МТ | ГМТ | ГСТ | |
| = 0,8 и f = 0,1 | 97,3 (4-я пер.) | 86,5 (2-я пер.) | 79,9 (3-я пер.) |
| = 0,8 и f = 0,23 | 69,9 (3-я пер.) | 63,2 (3-я пер.) | 56,6 (2-я пер.) |
| = 0,6 и f = 0,1 | 90,6 (5-я пер) | 78,9 (3-я пер.) | 72,7 (3-я пер.) |
| = 0,6 и f = 0,23 | 56,5 (4-я пер.) | 49,3 (2-я пер.) | 45,2 (3-я пер.) |
2. Значения максимальных мощностей на крюке не могут служить объективным критерием оценки эффективности работы трактора, поскольку данные значения абсолютной мощности (особенно при МТ) достигнуты на не рабочих передачах. Т.к. трактор не имеет возможности переключать передачи во время выполнения рабочего хода (в противном случае он затратит на это время рабочего цикла, что повлечет за собой снижение производительности), сравнение эффективности типов применяемых трансмиссий необходимо провести для рабочих передач, которые обеспечивают тяговое усилие от min до max (по Ркр).
Анализ данных, полученных в результате расчетов средней крюковой мощности показал, что гидромеханические трансмиссии имеют преимущество, т.е. выигрыш по величине средней мощности в сравнении с механической (см. таблицу 2).
Из таблицы 2 видно, что максимальные значения средней крюковой мощности достигаются при гидродинамической трансмиссии. Она имеет выигрыш в сравнении с МТ до 24%, а в сравнении с ГСТ 1-2%.
Высокие показатели средней крюковой мощности у МТ достигаются при условии использования как минимум трех передач, при ГМТ достаточно 1-2 механических передач, а при ГСТ необходимо только одна передача.
Таблица 2.
Значения средних крюковых мощностей
| Грунт | Тип трансмиссии | Средняя мощность Nкр ср, кВт | |||||||
| Передаточное число | |||||||||
| 80 | 70 | 60 | 50 | 40 | 30 | 20 | 10 | ||
| = 0,8 f = 0,1 | МТ | 59,35 | 67,88 | ||||||
| ГМТ | 71,81 | 76,68 | |||||||
| ГСТ | 74,37 | 75,7 | 75,63 | ||||||
| = 0,8 f = 0,23 | МТ | 46,05 | 52,95 | ||||||
| ГМТ | 52,91 | 53,55 | |||||||
| ГСТ | 52,11 | 52,8 | 51,81 | ||||||
| = 0,6 f = 0,1 | МТ | 42,02 | 48,47 | 56,99 | |||||
| ГМТ | 55,49 | 65,71 | 70,93 | ||||||
| ГСТ | 66,35 | 67,99 | 69,52 | 67,9 | |||||
| = 0,6 f = 0,23 | МТ | 27,95 | 33,09 | 39,24 | |||||
| ГМТ | 34,89 | 42,9 | 41,75 | ||||||
| ГСТ | 40,86 | 41,86 | 42,44 | 39,3 | |||||
3. Рабочий цикл лесопромышленного трактора кроме рабочего хода включает в себя и холостой ход. Для достижения приемлемой транспортной скорости (10…14 км/ч для гусеничных тракторов) при МТ необходимо дополнительно порядка двух передач (передаточное число 20, 10), для ГМТ достаточно одной дополнительной передачи (передаточное число 20), в случае с ГСТ необходимая транспортная скорость достигается на той же передаче, что и рабочий ход (передаточное число 30).
4. Результаты проведенных исследований, основанных на вычислении критерия средней мощности на крюке, показывают эффективность применения гидромеханических трансмиссий.
Помимо высоких показателей средних крюковых мощностей, применение гидромеханических трансмиссий позволяет существенно снизить количество передаточных чисел механической части трансмиссии, что значительно облегчает работу оператора.
3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Экспериментальные исследования проводились в двух направлениях: лабораторные стендовые испытания гидростатической и механической трансмиссий, и полевые испытания для механической и гидродинамической трансмиссий. Экспериментальные исследования проводились с целью проверки результатов теоретических исследований, а также определения производительности тракторов.
В качестве объектов лабораторных исследований была взята гидростатическая и механическая трансмиссии. Принципиальная схема установки для проведения стендовых испытаний приведены на рисунке 1 и 2.
Рисунок 1. Принципиальная схема установки для лабораторных
испытаний гидростатической трансмиссии (для одного бората)
Рисунок 2. Принципиальная схема установки для лабораторных
испытаний механической трансмиссии
При полевых испытаниях в качестве объектов исследования были взяты два трактора: трактор ТЛК-4-01 («Трактор 1»), оборудованный гидродинамической трансмиссией, и трактор Т-157 («Трактор 2»), оснащенный механической трансмиссией.
Исследования проводились с целью определения производительности тракторов, агрегатированных различными типами трансмиссий.
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ
Лабораторные испытания.
В результате лабораторных испытаний, проведенных для гидростатической и механической трансмиссий, на первом этапе были определены зависимости крутящего момента от частоты вращения выходного вала.
На рисунке 3 и рисунке 4 приведены графики выходных характеристик для гидростатической и механической трансмиссии соответственно.
Рисунок 3. Выходные характеристики гидростатической трансмиссии
и значения величины корреляции
Рисунок 4. Выходные характеристики механической трансмиссии
и значения величины корреляции
Для дальнейшего расчета показателей в качестве вводных данных берем средние значения крутящих моментов из всех опытов, проведенных для каждой из трансмиссий.
На основе полученных данных рассчитываем касательную силу на выходном валу каждой из трансмиссий по формуле:
, (14)
где
М – значение крутящего момента;
i – передаточное число;
– КПД передачи;
r – радиус выходного вала (0,04 м).
Определяем теоретическую скорость движения:
, (15)
где
n – частота вращения выходного вала.
На основе полученных данных была рассчитана средняя выходная мощность для каждой из трансмиссий. Значения средних мощностей для гидростатической и механической трансмиссий приведены в таблице 3.
При анализе рассчитанной средней мощности, результаты которой приведены в таблице 3, необходимо учитывать коэффициент разности входных мощностей в исследуемые трансмиссии kтр. Так, для гидростатической трансмиссии входная мощность составляла NГСТ = 12 кВт, а для механической трансмиссии NМТ = 47 кВт. Тогда:
.
Таблица 3.
Значения средних мощностей ГСТ и МТ
| Тип трансмиссии | ГСТ | МТ |
| Nср, кВт | 10,2 | 33,5 |
| kтр | 3,9 | 1 |
| Nср с учетом kтр, кВт | 39,78 | 33,5 |
Значения средней выходной мощности показывают выигрыш гидростатической трансмиссии в сравнении с механической (с учетом коэффициента, компенсирующего разные мощности двигателей на входе в трансмиссию) на 19%, что подтверждает теоретические исследования.
Полевые опыты.
В результате проведения полевых опытов были получены данные о среднем объеме трелюемой древесины за один рабочий цикл и количество рабочих циклов за смену для каждого из испытуемых тракторов.
На основе полученных данных рассчитываем среднюю сменную производительность для каждого трактора по выражению, м3/смена:
(16)
где
Nц – количество циклов за одну смену;
Q – объем трелюемой древесины (за один цикл);
Sхх и Sрх – расстояние трелевки (холостой ход и рабочий ход соответственно);
Sсб – расстояние перемещения пачки лебедкой;
Траз – время разгрузки;
Vл – скорость наматывания троса лебедки;
Ртр – сопротивление пачки, подтаскиваемой лебедкой;
Рк, Ркр – касательное и крюковое сопротивление соответственно;
Vт, Vд – теоретическая и действительная скорость соответственно.
f(Рк), f(Ртр), f(Ркр) – плотности вероятностей касательного сопротивления, сопротивление пачки, подтаскиваемой лебедкой и крюковое сопротивление соответственно.
Значения сменной производительности, рассчитанной по формуле (16) приведены в таблице 4.
Таблица 4.
Сменная производительность тракторов
| «Трактор 1» | «Трактор 2» | |
| Сменная производительность, м3 | 53,1 | 45,2 |
5. Расчет экономической эффективности
Оценка экономической эффективности трелевки древесины тракторами с различной конструкцией агрегатов трансмиссии осуществлена в соответствии с требованиями «Методических рекомендаций по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования» М. 1994 и 2000.
Для чего исследована средняя себестоимость производства и реализации 1 м3 по ряду лесозаготовительных предприятий республики Карелия и Ленинградской области за 2009 и начала 2010 года.
В результате исследований было установлено:
Полная себестоимость 1 м3 лесопродукции составила 1328 рублей при средней цене реализации 1 м3 – 1789 рублей (ОАО «Олонецлес», ОАО «Суккозерский ЛПХ», ЗАО «Волосовский ЛПХ», ЗАО «Тихвинский КЛПХ», ЗАО «Ефимовский КЛПХ»).
Тогда объем товарной продукции на 1 руб. полной себестоимости лесопродукции составит:
З=1789 руб.:1328 руб.=1,347.
Цена трелевки древесины тракторами определяется:
- по трактору 1:
238,79 руб.х1,347=321,68 руб.
- по трактору 2:
259,74 руб.х1,347=349,87 руб.
Оценка экономической эффективности тракторов на трелевке древесины приведена в таблице 5.
Таблица 5.
Оценка экономической эффективности
| Наименование Показателей | Единица измерения | Трактор 1 | Трактор 2 |
| 1. Балансовая стоимость трактора | Руб. | 4550000 | 3860000 |
| в т.ч. агрегатов трансмиссии | Руб. | 1700000 | 1100000 |
| 2. Количество машино-часов на трелевке древесины в год | Час. | 2773 | 2786 |
| Годовая выработка | м3 | 22600 | 19279 |
| Постоянные затраты на трелевку древесины в год | Руб. | 1660500 | 1429900 |
| Переменные затраты на трелевку древесины в год | Руб. | 3736146 | 3577677 |
| Всего затрат в год | Руб. | 5396646 | 5007577 |
| Выручка от реализации услуги «трелевка» в год | Руб. | 7269968 | 6745144 |
| Годовой экономический эффект | Руб. | 400039 | 374298 |
| Экономический эффект на 1 м3 | Руб. | 17,70 | 19,41 |
| Срок окупаемости тракторов | лет | 2,92 | 2,65 |
ВЫВОДЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Проведенный анализ конструкций современных лесопромышленных зарубежных тракторов показал существенное преобладание гидромеханических трансмиссий перед механическими.
2. Новые методики расчета, в отличие от использующихся, позволяют рассчитывать эффективность лесопромышленных тракторов с учетом таких важных и неотъемлемых особенностей их работы, как цикличность работы, работа с переменным весом, широкий диапазон тяговых сопротивлений и высокая динамика их изменения.
3. Расчет тягово-мощностных показателей лесопромышленного трактора с учетом действительной скорости движения, учитывающей потери на текущее буксование, позволяют более объективно оценить его работу.
4. Теоретические исследования показали эффективность применения гидромеханических трансмиссий на основе критерия средней мощности на крюке. Так, гидродинамическая трансмиссия имеет выигрыш по сравнению с механической 20…24%, гидростатическая выигрывает у механической 18…22%.
5. Результаты лабораторных испытаний подтвердили теоретические исследования и показали более высокую эффективность гидростатической трансмиссии перед механической на 19%, определенную на основе величины выходной мощности.
6. Полевые испытания указали на повышение производительности на 18% у трелевочного трактора оснащенного гидродинамической трансмиссией в сравнении с трактором с механической трансмиссией.
7. В результате полевых испытаний было установлено, что срыв почвенного покрова при трогании у трактора с ГМТ меньше, чем у трактора с МТ, что обеспечивает меньшее негативное влияние на окружающую среду у тракторов с ГМТ.
Лучшая плавность хода и меньшее количество переключения передач во время работы лесопромышленного трактора с ГМТ, улучшает условия работы оператора.
8. Расчет экономической эффективности показал выгодность применения гидродинамической трансмиссии в сравнении с механической на основе значения годового экономического эффекта, который выше при ГМТ на 7%.
9. Для существующих лесопромышленных тракторов с механическими трансмиссиями разработаны методики расчета оптимальных передаточных чисел коробок передач позволяющие повысить КПД трансмиссии.
10. В результате проведенных исследований разработаны методические указания, позволяющие выбрать тип трансмиссии для тракторов различного назначения, а также определить необходимые характеристики выбранной трансмиссии для достижения оптимальной эффективности работы лесопромышленного трактора. Эти методики апробированы в учебном процессе СПбГЛТА.
Основное содержание диссертации опубликовано в работах
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК
1. Довжик В.Л., Мартынов Б.Г., Цыганов Д.А. Оценка эффективности применения гидромеханической трансмиссии для трелевочных тракторов // Известия Санкт-Петербургской Лесотехнической академии. Выпуск 185. СПб.: СПбГЛТА. 2008. - С. 146-152.
2. Цыганов Д.А. К выбору оптимального типа трансмиссии гусеничного трелевочного трактора // Известия Санкт-Петербургской Лесотехнической академии. Выпуск 191. СПб.: СПбГЛТА. 2010. - С. 134-144.
Статьи и методические пособия
3. Мартынов Б.Г., Довжик В.Л., Цыганов Д.А. и др. Тяговый расчет трелевочных тракторов: Методические указания для дипломного проектирования // СПб.: СПбГЛТА. 2008. 64 с.
4. Мартынов Б.Г., Довжик В.Л., Цыганов Д.А. и др. Тяговый расчет трелевочных тракторов с гидромеханическими трансмиссиями: Методические указания для дипломного проектирования // СПб.: СПбГЛТА. 2009. 49 с.
5. Довжик В.Л., Розеноер М.Г., Мартынов Б.Г., Цыганов Д.А. Повышение технического уровня лесопромышленных машин путем применения гидромеханической трансмиссии // Информационно-технический журнал «Гидравлика и пневматика». СПб.: ООО «Институт промышленной Информации». 2008. - С. 9-12.
6. Довжик В.Л., Розеноер М.Г., Мартынов Б.Г., Цыганов Д.А. Сравнение тягово-мощностных показателей гусеничного трелевщика с гидродинамической и гидростатической трансмиссиями // Информационно-технический журнал «Гидравлика. Пневматика. Приводы». СПб.: «Принт-Сервис». 2009. - С. 14-15.
