CC BY
41
також до вигляду (3.8), тшьки правi частини цих рiвнянь визначаються подiб-но як i для диференщального рiвняння (2.1). Саму ж методику можна уза-гальнити i на деяк iншi класи сильно нелшшних консервативних систем iз багатьма ступенями вшьносп, зокрема на системи, математичними моделями руху яких е рiвняння
у + т;\у + 2)!С;(у^+1 - у;+1) = (у ,У2) (3.9)
; =о
при ди на них малих iмпульсних сил, що залежить вщ часу або положення системи. Нормальш форми коливань, якi вiдповiдають незбуреним рiвнянням (3.9), можна описати також залежностями (3.6), тiльки параметри для ос-таннього випадку е розв'язками системи алгебра1чних рiвнянь
Ь ! с/1 - Ь;Г = ! С;(Ь - Ь;Г. (3.10)
;=0 ;=о
Таким чином, дослщження коливальних процесiв сильно нелшшних консервативних систем з багатьма ступенями вшьносп, потенщальна енергiя яких е близькою до однорщно1 функци узагальнених координат, на якi дiють iмпульснi сили, можна проводити на основi методики, яка викладена у пп. 1, 2.
Лггература
1. Гащук П., Зор1й Л. Лшшш модел1 дискретно-неперервних мехашчних систем. -Льв1в: Украiнськi технологи, 1999. - 372 с.
2. Мышкис А.Д., Самойленко А.М. Системы с толчками в заданные моменты времени. - Мат. сб., 1967. - № 2. - С. 202-208.
3. Самойленко А.М., Перестюк Н.П. Периодические решения слабо нелинейных систем с импульсным воздействием// Дифференц. уравнения, 1978. - 14, № 6. - С. 1034-1045.
4. Перестюк Н.П. Периодические и почти-периодические решения дифференциальных уравнений с импульсным воздействием. - IX Междунар. конф. по нелинейным колебаниям. 4.1. - К.: Наук. думка, 1984. - С. 301-304.
5. Митропольский Ю.А., Мосеенков Б.И. Асимптотические решения уравнений в частных производных. - К.: Вища школа, 1976. - 592 с.
6. Сеник П.М. Обернення неповно'1 Вйа-функци// Укр. мат. журн. - 1969. - 21, №3. -С. 325-333.
7. Найфэ А.Х. Методы возмущений. - М.: Мир, 1976. - 456 с.
8. Сеник П.М., Сокш Б.1. Про застосування и -методики для одного класу коливних систем// Доп. АН УРСР. - 1977. - А, №1. - С. 12-16.
9. Люстерник Л.А., Шнирельман Л.Г. Топологические методы в вариационных задачах. - М.: ГНТИ, 1939. - 237 с._
УДК 634.31 Астр. В.В. Бариляк1 - УкрДЛТУ
АНАЛ1З КОНСТРУКТИВНИХ ОСОБЛИВОСТЕЙ I КЛАСИФ1КАЦ1Я ПРИВОД1В Л1СОВИХ МАШИН З КАНАТНОЮ ТЯГОЮ
Зроблено загальний огляд та наведено класиф1каци юнуючих привод1в ванта-жотдшмальних та люотранспортних машин з канатною тягою, що застосовуються в люовш промисловосп, розглянуто окрем1 елементи та зроблено класиф1кащю приво-
1 Наук. кер1вник: проф. М.П. Мартинщв, д-р техн. наук - УкрДЛТУ
дiв люових машин з канатною тягою на 0CH0Bi 1х призначення, конструктивних особ-ливостей та умов роботи.
Doctorate V.V. Barylyak- USUFWT Classifications of existing dries of jack-lifting and forest-carrying machines
The article provides a general survey and classifications of existing dries of jack-lifting and forest-carrying machines. With cable traction used in the forest industry. It considers some elements of these drives and provides classifications of them based on their purpose as well as on construction of features and conditions of use.
Вантажошдшмальш та транспортуюч1 машини е невщ'емною часткою сучасного виробництва, оскшьки з !х допомогою здшснюеться мехашзащя основних технолопчних процеЫв допом1жних робгг. У люовш промисловост широкого використання набули дат машини та мехашзми, привод яких включае канатну тягу: трелювальш трактори на люосжах, сортувальш тран-спортери на нижшх складах, вантажошдшмальш крани, тдшст люотранс-портш канатш установки тощо. Основними перевагами таких привод1в е гнучюсть i пор1вняно невелика вага тягового органу, яким е канат, мшмаль-на металомютюсть, простота конструкци пiдiймальних засобiв та приводiв, простий монтаж та експлуатащя.
Для ефективного використання люових машин з канатною тягою слщ вирiшити проблему !х надiйностi та зручностi в експлуатацп, безпеки роботи та пiдвищення продуктивност за рахунок збiльшення швидкостей руху канату та вантажу. Конструкщя приводу, в основному, визначае функщональш можливост машини. На сьогоднi актуальною е задача розробки нових приво-дiв, що покращать експлуатацiйнi показники люових машин, та теоретичного обгрунтування параметрiв таких приводiв. Першим етапом на шляху вирь шення ще! задачi е узагальнений огляд конструкщй та класифiкацiя приводiв iснуючих люових машин з канатною тягою. Особливу увагу при цьому необ-хщно придiлити унiкальним машинам з оригшальною конструкцiею та висо-кими технолопчними показниками.
У всьому великому комплекс технiки для мехашзаци лiсового виробництва тдшмальш машини посiдають одне з перших мюць, вони е основою комплексно! мехашзаци виробничих процеЫв будь-яко! галузi промисловос-тi. 1снуе багато типiв пiдiймальних машин, конструкщя яких залежить вiд виду вантажу, мюця та умов встановлення, ступеня складность Головною кла-сифжацшною ознакою машин необхiдно вважати загальшсть конструкцiй i методiв 1х розрахунку [1].
До основних тишв шдшмальних машин з приводом канатною тягою, залежно вiд призначення, галузi виробництва та здшснюваних функцiй належать (рис. 1):
• тдшмальш мехатзми;
• крани;
• тдйомники;
• матпулятори;
Класифiкацiя таких машин наведена на рис. 1.
Рис. 1. Схема класифшаци пШймальних машин
Приводи з канатною тягою використовуються також для оснащення шдвюних люотранспортних установок, якi е найбiльш ефективним засобом транспортування деревини в прських умовах е пiдвiснi канатнi люотранспор-тнi установки. Залежно вiд умов роботи i технолопчно! схеми освоення люо-сiки вибираеться тип установки: трелювально-транспортна; транспортна; спарена установка для збору деревини з плошд люоЫки тощо; [2]. Класифiкацiю шдвюних канатних лiсотранспортних систем наведено на рис. 2. Кожний тип канатно! установки мае свш специфiчний привод, який вiдрiзняеться особли-вими конструктивними та експлуатацшними параметрами.
Класифiкацiя приводiв таких систем наведена в роботах [3], [4].
Багатомаштшсть виробничих умов висувае рiзнi вимоги до конструкщй приводiв лiсових машин з канатною тягою. Вони вiдрiзняються кшьюстю барабанiв та !х канатомiсткiстю, тягово-швидюсними параметрами, вагою та габаритами. Перемщення вантажу за допомогою канатiв велико! довжини (350-1100 м) i значний дiапазон швидкостей руху канатiв (0,3-10,0 м/с), три-валi цикли навантажень обумовлюють наявнiсть вiдмiнних ознак лебщок канатних установок вiд шших вантажопiдiймальних машин.
Правильний вибiр конструктивних вузлiв, !х динамiчне поеднання визначае надшшсть, безпеку та ефективнiсть роботи привода. Основними елементами привода е: трансмiсiя, канатш барабани, двигун, передачi (пдро-передачi). Як промiжний елемент часто використовують пдропривщ.
Рис. 2. Схема класифшаци мдв^них канатних лшотранспортних систем
Трансмшя е одним iз вiдповiдальних вузлiв приводiв канатних установок та шдшмальних машин. За кшематичними схемами розрiзняють два основних типи:
• з жорсткою кшематичною схемою (у переважнш бшьшосп тдшмально-транспортних машин);
• з фрикщйним приводом - канатоведучим шшвом (застосовуються у тдйом-никах та на ряд1 самохвдних лебвдкових мехатзм1в ЛС-1Б, ЛЛ-25); Канатн1 барабани. Кiлькiсть барабашв залежить вiд типу машини i
може 6ути вiд 1 до 6. Збшьшення 1х кiлькостi значно ускладнюе конструкцiю привода, але розширюе дiапазон його можливостей. У лебщках та механiзмах пiдiймання застосовують таю типи барабашв (рис. 3): з нарiзаною та гладенькою поверхнями; звичайно! конструкци i фрикцiйнi; цилшдричш, конiчнi та криволiнiйнi. У бшьшосп машин використовують барабани з гвинтовими канавками для намотування каната в один шар. Призначення канавок - змен-шити напруження зминання, усунути тертя мiж сусщшми витками, а, отже, зменшити спрацювання i пiдвищити довговiчнiсть канатiв. Багатошарова навивка каната дае змогу скоротити довжину барабана, хоча при цьому збшь-
шуеться спрацювання каната 1, кр1м того, швидюсть навивання стае зм1нною; барабани з такою навивкою застосовуються обмежено. р р
в
а
Рис. 3. Основт елементи канатних барабашв: а - цилтдричний барабан з нар1за-
ною поверхнею; б - канатоукладальник; в - барабан кошчног форми
г - фрикцтний барабан.
За способом виготовлення барабани бувають: лит з чавуну (СЧ15) або стал1 (25Л); зварш з тонколистово! стал1 з накатаними канавками (для легких умов пращ) або з тонкостшних труб з нар1зними канавками, а також зварно-лит! У нар1зних барабанах на обох кшцях передбачено реборди; барабани для здвоених пол1спаст1в реборд не мають. Для зменшення розм1р1в привод1в використовуються барабани з редуктором. Для правильного укладання каната на барабан встановлюють канатоукладальники (рис. 3, в). Барабани, як правило, мають цилшдричну форму, але якщо необхщно змшювати натяг на-мотуваного канату за певним законом (у мехашзмах змши вильоту стрши) застосовують барабани котчно! (рис. 3, в) або шшо! форми, як забезпечують постшний обертальний момент привода. У тягових лебщках використовуються фрикцшт барабани (рис. 3, г).
На ряд1 самохщних лебщкових мехашзм1в (ЛС-1Б, ЛЛ-25) встановле-ний канатоведучий шюв. Вш мае ряд переваг, але при цьому трелювання вщ-буваеться нашвшдвюним способом та ускладнюються демонтажш роботи.
Двигуни. Для оснащення лебщкових мехашзм1в використовуються електродвигуни та двигуни внутршнього згоряння. Електродвигуни знайшли широке застосування у приводах мехашзм1в шдшмальних машин. Застосу-вання !х для привод1в лебщок канатних установок обмежуеться вщдалешстю мюць роботи вщ джерел енерги. Переваги електродвигуна пор1вняно з шши-ми: високий ККД, простота конструкци та керування, надшшсть, економ1ч-шсть, можливють виготовлення на будь-яку потужшсть. У приводах люових машин з канатною тягою застосовують р1зш типи електродвигушв.
Для шдшмальних машин знайшли використання також лшшш електродвигуни, як дають змогу перетворювати електроенерпю безпосередньо в мехашчну поступального руху без пром1жних мехашзм1в. Це спрощуе конструкщю мехашзм1в, виключае трансмюи, зменшуе витрати електроенер-гп та шдвишуе надшшсть машин.
До переваг двигушв внутршнього згоряння належать: незалежшсть вщ джерел зовшшнього живлення, незначна маса на одиницю потужностц до недолтв: висока вартють експлуатаци, складшсть приводу, неможливють реверсування двигуном, шум та забруднення навколишнього середовища шд час роботи. Дизельш двигуни повшше вщповщають вимогам л1созагот1вл1,
оскiльки бшьш стiйкi в роботi, порiвняно з карбюраторними, а також завдяки зменшених на 30-40 % витрат пального.
Передачi. До передач ставлять таю основш вимоги: компактнiсть, мшь мальна металомiсткiсть, високий ККД, зручнiсть в експлуатаци. Основний тип передач для шдшмальних машин - цилiндричнi редуктори розгорненого вико-нання (Ц2, Ц2У, Ц3у, РЦ, ЦУ). Крiм того, застосовують кошчно-цилшдричш редуктори (КЦ1, КЦ2, ВК, ВКУ). З точки зору компактносп, перспективними можна вважати черв'ячш, планетарш та гвинтовi передачi. У шдшмальних машинах дедалi частше застосовуються такi компактнi приводи: мотор-редукто-ри, мотор-колеса, вертикальнi двигуни з планетарними та хвильовими редукторами тощо. У канатних установках змша швидкостей i реверсування руху канату на барабанах лебщок здiйснюеться за допомогою коробок передач (ЛЛ-8, ЛЛ-14, ЛЛ12А) та механiзмiв реверсу (ЛЛ-8). Передача крутного моменту з редуктора до муфти барабашв майже в уЫх лебiдках здiйснюеться за допомогою вщкритих зубчастих передач, хоча поряд з ними використовуеться також пасовi (ЛЛ-26, ЛЛ-8) та ланцюговi передачi (ЛЛ-30).
Гiдроnередачi знайшли застосування в трелювальних дизельних лебщ-ках, а також у стршових мобiльних кранах та манiпуляторах, !хшми перевагами е: простота у конструкци, легкiсть управлiння, порiвняно високе викорис-тання потужностi двигуна, безступенева змша крутного моменту, зменшення динамiчних навантажень на окремi вузли, а, отже, i пiдвишення довговiчностi машини в цiлому.
Пневмопривод характеризуеться простотою конструкци, широким ре-гулюванням швидкост^ невеликими габаритними розмiрами i масою, плав-нiстю роботи, легкiстю керування, необмеженою тривалютю вмикання. Про-те його використання обмежене внаслщок низького ККД, високо! вартостi, неможливiстю застосування у пересувних кранах. Пневматичний привод монтуеться у шдвюних шдйомниках, лебщках i талях з малою висотою т-дiймання, а також в окремих агрегатах (муфти, гальмiвнi системи) люозаготь вельних та лiсосплавних лебщок (ЛЛ-8, ЛЛ12А, Л71А).
Утримання вантажу у шдвшеному станi, гальмування у кшщ т-дiймання, спуску i зупинки каретки з вантажем здшснюеться введенням великих сил тертя мiж обертовим шкiвом, дисками та нерухомими елементами (колодками, стрiчками, дисками). Гальма, що використовуються в люових машинах з канатною тягою, можна класифжувати за такими ознаками:
• за напрямком ди сил натиску на гальмовий елемент - з рад1альним та ось-овим замиканням;
• за конструкц1ею робочого елемента - колодков1, стр1чков1, дисков1, конуст;
• за джерелом замикаючо!' сили - ручн1, пружинн1 вантажн1 пдравл1чт;
• за призначенням - стопорт та обмежуюч1 швидк1сть;
• за принципом ди - автоматичн1 та кероват;
• за характером приводного зусилля - закритого типу, ввдкритого типу, комб1-нован1.
Особливий вплив на характер наростання навантаження в елементах мехашзму створюе тип використовуваного управлшня фрикцшними муфтами та гальмами. Так, наприклад, в лебщщ ТЛ-4М та багатьох iнших застосова-
не мехашчне важшьне управлiння, при якому величина передаваного необхщ-ного моменту регулюеться безпосередньо самим оператором з врахуванням змшних факторiв. Таке управлшня найпростiше у виготовленнi, але не забез-печуе достатньо! гнучкостi у керуванш робочими органами. Дистанцiйне управлшня дозволяе покращити управлшня та тдвищити безпеку пращ. Елек-тричне управлiння електромагнiтними муфтами зчеплення вiдрiзняеться доб-рими експлуатацiйними технiчними та економiчними показниками.
У пiдiймальних мехашзмах лiсових машин конструкцiйнi особливостi приводiв залежать вiд !хнього призначення та мюця в технологiчному процесс Щодо пiдвiсних канатних установок, то вивчення та аналiз досвiду роботи показуе, що найбшьш вигiдним для них е використання самохщних приводiв iз двигунами базово! машини, оскшьки вони вимагають мiнiмум затрат на монтажно-демонтажш роботи, вiдрiзняються мобiльнiстю та маневрешстю.
Таким чином, проведений аналiз дозволяе класифiкувати приводи ль сових машин з канатною тягою на основi !х призначення, конструктивних особливостей та умов роботи [2]. Розроблена класифжащя враховуе конструктивш особливостi нових тишв приводу i представлена на рис. 4. Аналiз конструктивних особливостей приводiв канатних систем та !хня кла-сифiкацiя служить основою для вибору розрахункових схем та проектування нових конструкцш приводiв.
Рис. 4. Схема класифжаци приводiв л^ових машин з канатною тягою
Розроблена класифжащя дае змогу систематизувати приводи i викорис-тати ЕОМ для обгрунтування основних параметрiв окремих класiв приводiв. Новi типи приводiв i методики розрахунку !х параметрiв наведено в робо^ [5].
Л1тература
1. Иванченко Ф.К. и др. Расчёты грузоподъемных и транспортирующих машин. -К.: Вища школа, 1975. - 518 с.
2. Адамовський М.Г., Мартинщв М.П., Бадера Й.С. Пщвюш канатт люотран-спортш системи. К.: 1ЗМН, 1997. - 15б с.
3. Тарасюк С.А. Выбор конструкции приводов подвесных канатных лесотранспор-тных установок.// Сб. Лесное хозяйство, лесная, бумажная и д/о промышленность. - Буд1вель-ник. - 1989. - Вип.20. - С.Н. - 95.
4. Мартинщв М.П. Удовицький О.М. Виб1р основних параметр1в привод1в канатних люотранспортних систем.// Науковий вюник. Зб1рник науково-техшчних праць. - Льв1в: УкрДЛТУ. 1997. - Вип.7. - С. 75-82.
5. Лютий С.М., Мартинщв М.П., Бариляк В. В та ш. Створення типорозм1рного ряду та обгрунтування основних параметр1в привод1в п1дв1сних канатних л1сотранспортних установок.// Звгг про науково-досл1дну роботу. ДБ 35.01 - 99.1нв. № 0202У002407. - Льв1в: УкрДЛТУ. - 113 с. _
