CC BY
15
розрахунку отримано статичш i максимальнi значення зусиль у талевому каната, буровш щоглi i верхньому крайньому nepepi3i колони бурильних труб, якi наведено у табл. 2 i позначено як F„ Fmax, Fe „ Fe тах, FK с, FK max вiдповiдно. У цш же табл. подано значення довжини колони I, статичного Мс i надлишкового Мн моме-нтiв, що використовувалися як вихiднi данi для розрахунку.
Як видно з табл. 1 i 2, результати, отримат тд час дослiджень з викорис-танням математично! моделi [3], з достатньою точнiстю вiдображають дiйсний процес гальмування пiдiймального механiзму бурово! установки. Значення зусиль в талевому каната, отримаш при експериментальних i теоретичних дослвдженнях збiгаються з досить високою точнiстю (максимальне значення похибки становить близько 10 %). В процес розрахунку отримано значення зусилля в буровш щоглi без урахування ii поперечних коливань, яке е значно нижчим ввд фактичного. Для детальшшого дослiдження навантаженостi щогли у пращ [4] пропонуеться мате-матична модель нестацюнарних поперечних коливань споруди, що Грунтуеться на застосуваннi методу узагальнених перемщень.
Лiтература
1. Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы. - М.: Недра, 1988. - 501 с.
2. Ильский А.Л., Миронов Ю.В., Чернобыльский А.Г. Расчёт и конструирование бурового оборудования. - М: Недра, 1985. - 452 с.
3. Харченко £.В., Левринець В.М. Розрахунок гальмiвних режишв роботи тдшмально!' системи бурових установок// Динамка, мщнють та проектування машин i приладiв: Вiсник ДУ "Львiвська политехшка" № 396 - Львiв: Вид-во ДУЛП, 2000. - С. 98 - 103.
4. Харченко £.В., Левринець В.М. Розрахунок нестацюнарних поперечних коливань бурових вишок// Оптишзащя виробничих процеав i технiчний контроль у машинобудуванш i прила-добудуванш: Вiсник НУ "Львiвська полiтехнiка" № 412 - Львiв: Вид-во НУЛП, 2000. - С. 101 -104.
5. Юртаев В.Г. Динамика буровых установок. - М: Недра, 1987. - 155 с.
УДК 634.31 Доц. М.П. Мартинцв, к.т.н.; студ. В.М. Мартинщв - УкрДЛТУ
АНАЛ1З ДИНАМ1ЧНИХ ПРОЦЕС1В КАНАТНИХ Л1СОТРАНСПОРТНИХ СИСТЕМ
Встановлено основш критерií, що визначають ефективнiсть роботи канатних люо-транспортних установок, обгрунтовано вибiр функци мети для аналiзу динамiчних процеав канатних систем та отримано залежнють для визначення ii величини. Виконано граф> чний аналiз наведено1 залежност i сформульовано рекомендаци для вибору експлуатацш-них параметрiв установки.
Doc. M. Martynciv, V. Martynciv - USUFWT Analysis of dynamic processes cable timbertransporting systems
The basic yardsticks are determined, which determine an overall performance of cable timbertransporting plants, the selection of a function of purpose for the analysis of dynamic processes of cable systems is justified and the relation for definition of its value is obtained. The graphic analysis of reduced relation is executed and the guidelines for choosing functional parameters of the unit are formulated.
На лшозаготавлях в прських умовах для первинного транспортування де-ревини використовують шдвшш канатш лшотранспортш установки [1, 2]. Pi3M-
Лкоексплуатащя
67
маштшсть рельефних i таксацiйних характеристик лшосш вимагае використову-вати для освоення прських лiсiв установки рiзноT конструкци i вантажошдшмаль-ностi.
Ефективнiсть роботи канатно! установки залежить вiд довговiчностi та ма-терiалоемностi 11 основних елементiв, таких як: канатна оснастка, вантажш каретки i приводи. Багаторiчнi дослiдження мiцностi i довговiчностi канатно! оснастки виконанi на кафедрi прикладно! механiки УкрДЛТУ пiд керiвництвом проф. Н.М. Бело! [3, 4] дозволили обгрунтувати основнi критери, що забезпечують оптималь-нi умови роботи контактуючо! пари несучий канат-колесо вантажно! каретки; тяго-во-вантажопiдiймальний канат-блок (барабан) та приводу, а саме: ввдношення поперечного навантаження на колесо до натягу несучого канату Т / V > 40; 15 <КМ<20 коефiцiент запасу мiцностi для несучого канату п=2,0; для тягових i вантажошдш-мальних - п=3,0; ввдношення частоти коливань збуджуючо! сили до частоти вла-сних коливань приводу Р / К «1 або Р / К »1.
Однак канатна установка е складною системою, в якш взаемодтать всi елементи, викликаючи значш динамiчнi зусилля, що необхiдно враховувати при розрахунку на мщшсть та довговiчнiсть. Залежно вiд параметрiв установки i характеру Г! роботи динамiчнi зусилля, що виникають в окремих елементах, можуть значно перевищувати значення, отриманi при статичних навантаженнях. Особливо небезпечним при робота таких систем е можлившть виникнення резонансу. В процес експлуатаци параметри установки (вантажошдшмальшсть, довжина про-льотав, загальна довжина канатiв та ш.) змiнюються в широкому дiапазонi, тому iмовiрнiсть виникнення резонансу зберiгаеться навггь при правильному виборi параметрiв окремих елементав канатно! установки. В таких випадках для уник-нення аваршних ситуацiй, необхiдно забезпечити вiдношення логарифмiчного де-крименту коливання до власно! частоти коливань системи а=28/К>0.5. При такому значенш а динaмiчний коефiцiент системи приймае мiнiмальнi значення.
Логaрифмiчний декремент коливання можна визначити з залежностк
А
3 = , (1)
А
Ат+1
де Ат, Ат+1 - двi сусiднi aмплiтуди вiльних затухаючих коливань.
Основним елементом люотранспортно! установки е несучий канат, мщшсть якого визначае безпеку роботи установки в цшому. Тому забезпечення на-дшноста роботи установки зводиться до необхвдносл уникнути явища резонансу несучого канату, тобто забезпечити для нього значення а > 0,5, яке визначае характер затухання коливань.
Функщя а може служити функщею мети при виборi оптимальних параме-трiв установки. Затухання коливань ввдбуваеться за рахунок внутрiшнiх сил опору системи та опору зовшшнього середовища.
Змiну aмплiтуди коливань можна визначити на основi експериментальних дослiджень. 1ншим способом оцiнки властивостей затухання коливань системи е ствставлення енергiй системи, що розиюеться за один перюд, з нaйбiльшою по-тенцiaльною енерпею циклу [5].
Тодi декремент коливання можна визначити з виразу [5]:
68
Зб1рник науково-техн1чних праць
8=1-ЛП, (2)
2 П
m
дe: ЛП - pозсiювaння eHepriï 3a один пepiод коливaння; Пт - потeнцiaльнa eнepгiя нeсyчого KaHaTy.
Розсiювaння eHepriï можнa знaйти, скоpистaвшись дисипaтивною функць ею Рeлeя.
Дисипaтивнy фyнкцiю подaемо, як:
ЛП = i V- В,, (3)
дe: V- коeфiцiент лiнiйного опоpy мсучого KaHaTy; Вк - згинaльнa жоpсткiсть KaHaTy.
Згинaльнy жоpсткiсть KaHaTy можта визнaчити з зaлeжностi, [б] :
В, =VO p - E3e - Io, (4)
дe: Езв - звeдeний модуль ^ужноси систeми кaнaт-опоpи (для бaгaтопpольотних yстaновок, пpи 3anaei мiцностi ^сучого кaнaтy n=2,0; Ex=(1,0...1,2) 105МПа, [2]):
С p = Тн / Амет , (5)
дe: TH - стaтичний нaтяг мсучого кaнaтy; Амет - площa мeтaлeвого nepepi3y кaнaтy.
Нaтяг нeсyчого ^тату Тн зaлeжно вiд вeличини вiдношeння стpiлки його пpовисaння до довжини пpольотy визнaчaеться згiдно мeтодик, зaпpопоновaних в pоботaх [2; б]; Ig - момeнт iнepцiï попepeчного nepepi3y кaнaтy (I0 =пd4k/б4, dk -дiaмeтp кaнaтy); коeфiцiент, що зaлeжить вiд констpyкцiï кaнaтy, (m2/h).
Згiдно 3 дослiджeннями пpоф. М.Ф. Глушко, для кaнaтiв вiдкpитоï кон-стpyкцiï ГОСТ 2б88, [7],
¥ = kb1, (б)
Ek
дe: ke - коeфiцiент жоpсткостi ^тату; у - коeфiцiент зaповнeння площi попepeч-ного nepepi3y кaнaтy мeтaлом
( ^ 4A
Y = мет , i
' ТГ
. п dk ,
дe: Ек - модуль пpyжностi ^тату.
Згiдно з дослiдaми Py6iHa для гатам хpeстовоï звивки, [б] :
k£=[i+5T°0} (7)
дe: dk; D - ввдповвдно дiaмeтp кaнaтy i колeсa кapeтки в см.
Потeнцiaльнy eHepriœ нeсyчого кaнaтy можнa пpeдстaвити y виглядi виpaзy,
[8]:
П = Езв- Амет - 8 /0- y2\ - Í fo + y1, (8)
l- (l 2 + 2 ÍJ 1 2 J
Лкоексплуатащя
б9
де: f0 - статичний прогин незавантаженого канату [2, 6]; l - довжина прольоту установки;
У _(fcm - f0 \
де fcm - прогин несучого канату шд дiею вантажу [2, 6].
Пiдставивши значення енергш i3 залежностей [3, 8] в рiвняння (2) i вико-риставши вирази (4) i (5) шсля нескладних математичних перетворень, отримаемо залежнiсть для визначення декременту коливань у виглядк
п-Tk -v-vd4'l(l2 + 2 f 2)
(9)
g _ K ^ к ^ _ 1024- А1 - f2- (f1 - f1)"
Амет J о V/ ст J 01
Враховуючи, що зовнiшнi сили, як дiють на несучий канат, змшюються порiвняно повiльно в першому наближенш можна вважати, що частота власних коливань, зпдно з [5], канату дорiвнюе:
к _
C
екв
Ян
де: qH - погонна маса несучого канату (Н/м); Секв - зведений коефiцiент жорст-кост системи, згiдно з [8]:
Е зв ' Амет f 0 .
С
екв
l2
l2 + 2 f
Тодi:
25
a _— _ k
Tk-v-V'd4' l2
'l2 + 2f 2Г -qH72
Е зв
(ii)
461,2-Л572- f31 f 2 - f 2 ,
л мет J о \J ст J 0 I
Для вибору основних параметрiв канатно!' люотранспортно!' установки, при яких динамiчнi зусилля приймають мЫмальш значення, виконано аналiз залеж-ност (11) i побудовано вiдповiднi графжи (рис. 1). Аналiз виконано при наступ-них значеннях: канат ГОСТ 2688 авр _ 1568МПа; для dk _ 27,0мм; Q _ 32кН; для dk _ 21,0мм; Q _ 16кН; число колю каретки m=4; дiаметр колеса каретки Dk _ 100мм; кут нахилу хорди прольоту до горизонту в=300; довжина прольоту l=200 м; v _ 2 -103 м-1. Натяг несучого канату Тн, стрiлки його провисання f0 та fcm визна-чалися за методиками, наведеними в роботах [2, 6] при заданих довжиш прольоту установки та вщношеннях // /. Розрахунки виконано на ЕОМ типу IBM. о64
Узо Ую i/io Рис. 1. Графжи 3memuocmi функцимети a eid f /1:1 - Q -кН; 4 - Q = 63 кН.
8 кН; 2 - Q = 16 кН; 3 - Q = 32
70
Зб1рник науково-техшчних праць
Виконаний ан^з показав, що на величину коефщенту а суттево впливае спiввiдношення / /1, iз збiльшенням якого а зростае. Величина прольоту I при постшному / /1 практично не впливае на змшу функци а
1з графiкiв видно, що е небезпека виникнення резонансу для установок при транспортуванш вантажiв невелико! ваги та значних провисаннях несучого канату / /I > 1/10. Для таких установок необхвдно додатково визначати сшвввдношення мiж частотою вимушуючо! сили та власних коливань i забезпечити його: р/к >>1 або р/к<<1.
Лiтература
1. Белая Н.М., Мартынцив М.П., Бадера И.С. Новые прогрессивные канатные установки для транспортирования древесины в горных условиях.// Лесное хоз-во, лесн., бум. и деревооб-раб.промышленность. - Вып. 21. - Киев: Бущвельник, 1990. — С. 38...43.
2. Адамовський М.Г., Мартинщв М.П., Бадера Й.С. Пвдвюш канатш лiсотранспортнi системи. - Кшв: 1ЗМН, 1997. - 156 с.
3. Белая Н.М., Лыко Я.А., Мартынцив М.П., Прохоренко А.Г. О влиянии двух эксплуатационных факторов на выносливость канатов подвесных лесотранспортных установок.// Прочность и долговечность стальных канатов. - Киев: ВИ НИТИ, 1981. - С. 111...117.
4. Белая Н.М., Прохоренко А.Г. Канатный транспорт леса и резервы повышения его эффективности.// Изв. высш. учеб. заведений. Лесной журнал. - № 4, 1982. - С. 34...42.
5. Пановко Я.Г. Губанова И.И. Устойчивость и колебания упругих систем. - Москва: Наука, 1967. - 418 с.
6. Мартинцш М.П. Розрахунок основних елементсв шдвюних канатних люотранспортних установок. - Кшв: Ясмина, 1996. - 175 с.
7. Глушко М.Ф. Стальные подъемные канаты. - Киев: Техшка, 1966. - 246 с.
8. Мартинцш М.П. Дослщження коливання несучих канапв люотранспортних систем шд дieю рухомого вантажу// Науковий вюник: Збiрник науково-техшчних праць. Вип. 8. - Львiв: Укр-ДЛТУ, 1998. - С. 34-40. _
УДК 630*232.5 Доц. В.К. Пунчик, к.с.-г.н. - УкрДЛТУ
ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ МЕХАН1ЗАЦП Л1СОГОСПОДАРСЬКИХ РОБ1Т В Л1СОВИХ КОМПЛЕКСАХ НА
ЗАХОД1 УКРА1НИ
Проаналiзованi HOBi машини i механiзми, якi у nepcneKraBi можуть бути використанi в люових комплексах на Заходi УкраТни.
Doc. V.K. Tiunchyk - USUFWT
Prospects of development of agricultural operations in forest complexes of western Ukraine, have been analyzed
New machines and mechanisms, which conld be used in forest complexes of Western Ukraine, have been analyzed
1нтенсифжащя лшогосподарського виробництва тшно пов'язана i3 тдви-щенням продуктивной лгав при одночасному зниженш матерiальних i трудових затрат. У шдвищент продуктивностi лiсiв велике значення мае своечасне i якiсне проведення доглядових рубань в молодняках. Новим перспективним напрямком в мехашзаци лкогосподарських робгг е розробка не окремих машин, а i'x комплек-сiв, яю дозволяють повнiстю механiзувати та автоматизувати процеси вирощу-вання i утримання рiзних лiсових насаджень, у т.ч. i захисних.
Лiсоексплуатацiя
71
