CC BY
19
2. При проектуванш кулькових опорно-поворотних KpyriB будiвельних машин n0Tpi6H0 приймати конструктивш рiшення як 3i зменшення коефь щента опору коченню, так i зменшення коефщента опору вертiнню.
Л1тература
1. Александров М.П. Справочник по кранам. - В 2 т. - Т.2: Характеристики и конструктивные схемы кранов. Крановые механизмы, их детали и узлы. Техническая эксплуатация кранов / М.П. Александров, М.М. Гохберг, А.А. Коровин / под общ. ред. М.М. Гохберга. - М. : Изд-во "Машиностроение", 1988. - 559 с.
2. Писаренко Г.С. Справочник по сопротивлению материалов / Г.С. Писаренко, А.П. Яковлев А.П., В.В. Матвеев. - К. : Вид-во "Наук. думка", 1988. - 736 с.
3. Ковальский Б.С. Вопросы передвижения мостовых кранов / Б.С. Ковальский. - Луганск : Изд-во ВНУ, 2000. - 63 с.
4. Гулиа Н.В. Методика расчета основных параметров фрикционного дискового вариатора / Н.В. Гулиа, С.А. Юрков, Е.А. Петракова, Д.А. Ковчегин, Д.Б. Волков // Инженерный журнал : справочник. - 2001. - № 1. - С. 123-128.
5. Ромашкин О.Г. О влиянии геометрии основного контакта фрикционной бесступенчатой передачи на коэффициент трения / О.Г. Ромашкин // Трение и износ. - 1986. - Т.7, № 5. -С. 26-29.
Заяць Г.В. Исследование влияния вращения на сопротивление качению при движении шариков по кольцу опорно-поворотного круга строительной машины
Рассмотрена нагрузочная способность опорно-поворотного круга с учетом трения качения для строительной машины. Установлено, что усилие как вращения, так и качения шарика по беговой дорожке кольца ОПК зависят от соотношения коэффициентов уравнения эллипса пятна контакта.
Zayac' G.V. Researches of influence of rotation on resistances to woob-ling at motion of marbles on a ring persistently - turn-table of a build machine
Loading ability of persistently-turning circle is considered taking into account the friction of woobling for a build machine. It is set that effort both rotation and woobling of marble on the racecourse of ring of OPK depend on correlation of coefficients of equalization the ellipse of heel contact.
УДК. 621.86.065 Асист В.В. Бариляк - НЛТУ Украши, м. Льет
ДИНАМ1ЧН1 НАВАНТАЖЕННЯ В ПРИВОДАХ П1ДВ1СНИХ КАНАТНИХ Л1СОТРАНСПОРТНИХ УСТАНОВОК
Розроблено математичну модель електромехашчного привода канатно! люот-ранспортно! установки, у якш враховано змшний момент шерцп приводного барабану, а також змшш зовшшш моменти вщ рушшних сил та сил опору. Дослщжено ди-намiчнi навантаження, яга виникають у приводах канатних установок, iз врахуван-ням жорсткост лшш передач привода та вантажошдшмальност канатно! установки.
Ключовг слова: привод канатно! установки, математична модель, динамiчнi зу-силля, жорстгасть лшп передач.
Багатор1чш дослщження люозагопвельниюв 1 люовод1в показали, що при освоенш прських л1шв найбшьш ефективним видом первинного тран-спортування деревини е канатш люотранспортш установки. Привод е одним 1з найбшьш складних 1 вщповщальних елеменпв, вщ якого значною м1рою залежать функцюнальш можливосп та надшнють вше! канатно! люотран-спортно! установки. Залежно вщ технолопчних умов роботи канатних уста-
новок, приводи можуть ютотно вiдрiзнятись конструктивними параметрами: кшьюстю приводних барабанiв, типом приводних двигушв, гальмiвних систем i систем керування, механiчними передачами й iн.
Аналiз наукових дослiджень показав, що роботу приводiв канатних ль сотранспортних установок вивчено не достатньо, а в наявних наукових досль дженнях не враховано важливi особливост^ притаманнi таким приводним системам. Найбшьш iстотними факторами, якi впливають на роботу приво-дiв, е змшт моменти шерци приводних барабанiв та характер змши зовшш-нiх навантажень, як дiють на елементи привода.
Анашз роботи канатних лiсотранспортних установок показав, що зде-бiльшого одночасно в робот бере участь не бшьше двох приводних бараба-шв. Тому, незалежно вiд кiлькостi приводних барабашв, теоретичнi досль дження роботи приводiв лiсотранспортних канатних установок можна прово-дити за допомогою одно- та двобарабанних розрахункових схем. Ми навели результати дослщжень роботи однобарабанного привода, люотранспортно! канатно! установки, принципову схему якого зображено на рис. 1.
Рис. 1. Принципова схема однобарабанного привода л^отранспортно'1' канатно'1 установки: 1) двигун; 2) муфта; 3) мехашчна передача; 4) приводний барабан робочого ходу; 5) тягово-вантажотдтмалъний канат; 6) вантаж
Однобарабанний привод (рис. 1) замшюемо е^валентною веденою тримасовою динамiчною моделлю iз трьома ступенями вшьность Динамiчна модель привода складаеться iз розрахунково! моделi (схеми) та математично! моделi (математичних рiвнянь) [3]. Розрахункову модель привода зображено на рис. 2.
Рис. 2. Розрахункова модель однобарабанного привода
На розрахунковш моделi привода (рис. 2) прийнято таю позначення: 1 - рухома обертова маса двигуна i муфти; 2 - зведена обертова маса меха-нiчних передач привода; 3 - зведена обертова маса приводного барабана, тя-гово-вантажошдшмального канату та транспортованого вантажу з вантаж-ною кареткою; М дв (г) - крутний момент рушшних сил двигуна; МТП (г) -зведений до вала двигуна момент сил опору, що дiе на приводний барабан iз тяговим канатом; ' - момент шерцп обертових рухомих мас двигуна та муфти; 12 - зведений до вала двигуна момент шерцп мехашчних передач привода; 13 (г) - зведений до вала двигуна момент шерцп обертово! маси, яка еквь валентна масам приводного барабана, тягово-вантажошдшмального канату та транспортованого вантажу з вантажною кареткою; с\,с2 - зведеш коефь цiенти крутильно! жорсткостi лiнiй передач; у1,у2 - зведенi коефiцiенти диси-пацп (коефiцiенти в'язкого опору) лшш передач; р,р,р - узагальненi коор-динати рухомих обертових мас привода.
Рiвняння руху (математичну модель) привода складаемо за методом кiнетостатики на основi принципу Д'Аламбера:
[ + ,,( £ - )♦ ,(р-р ) = М Ш ();
-'2 # V ($ - ()-'2 (р -Р3 ) + •! (( - () +« (р-р) 0; <■>
,3 „ ) Эр-V, (^ - Р)-«2 (Р2-Р3 ) = Мп ( ).
У лiвiй частиш системi рiвнянь (1) враховано шерцшш крутнi момен-ти вiдповiдних зведених обертових мас привода, а також моменти сил пруж-ного опору лшш передач привода та в'язкого опору тертя. У правш частиш системи рiвнянь - зведеш зовшшш крутш моменти i зусилля.
Електромагштний крутний момент електродвигуна можна визначити iз чотирьох нелiнiйних диференцiйних рiвнянь електромагнiтного стану ма-шини [2, 4, 5], як записуемо в матричнш формi:
= Л$ ( + Ор - Я^) + Б$ (яРя - Яя'я);
М (2)
^ = Ля (яРя - ЯЯя ) + Бя ( + О яр - Я^я ),
де: Яия - матрицьстовбщ струмiв i напруг; А,Бя,Ля,Бя - квадратнi мат-рицi зв'язку; , ОЯ - матриц частот обертання; , ц/я - матрицi-стовбцi повних потокозчеплень; Я8,Яя - активнi опори. 1ндекс Я вказуе на належ-нiсть величини до обмотки ротора, а Я - статора.
Електромагштний крутний момент електродвигуна можна обчислити за формулою [2, 4, 5]:
Мдв (г) = Ме = 3 Р0 - ((у - ) ,
1
(3)
3
де р0 - кiлькiсть пар магштних полюсiв. Пiд час визначення моменту сил опору МТП (г) необхвдно врахувати змшний радiус намотування та змiнне зу-силля натягу тягово-вантажотдшмального канату:
де: Я (г) - зусилля натягу тягово-вантажошдшмального канату; гн (г) - радiус намотування канату.
Для того, щоб зведена розрахункова модель, представлена на рис. 2, була за динамiчними параметрами е^валентна первиннш моделi привода, наведенiй на рис. 1, необхвдно розрахувати 11 зведеш параметри [2, 3]. Пiд час визначення змшного зведеного моменту шерцп приводного барабана iз канатом та вантажем необхщно також враховувати режим роботи канатно! установки. На еташ пiдiймання та стопоршня формуючими чинниками для моменту шерцп е маси вантажу i рухомого каната, а на етат перемiщення пот-рiбно додатково врахувати масу вантажно! каретки.
Рiвняння (1) i (2) разом утворюють замкнену систему, яка описуе ди-намiчний стан електромеханiчного привода. Для 11 розв'язування необхщно використати числовi методи, яю дають змогу проiнтегрувати системи дифе-ренцiальних рiвнянь першого порядку на заданому часовому промiжку. Щоб застосувати для розв'язування систем диференцшних рiвнянь числовi методи, необхiдно кожне з рiвнянь розв'язати вiдносно вищо! похщно1 та привести систему до нормального виду Кошь Пiсля перетворень можна представити математичну модель однобарабанного електромехашчного привода канатно! установки у вигл_вд системи з десяти нелшшних диференцiальних рiвнянь першого порядку.
Розв'язання систем рiвнянь (1) i (2) дае можливють визначити кути повороту i кутовi швидкостi зведених обертових мас динамiчноl моделi привода (параметри руху мехашчно1 частини привода). О^м параметрiв руху меха-шчно! частини, можна також визначити електромагштш параметри приводного двигуна i побудувати часову залежнiсть його електромагштного крутно-го моменту. За вщомими кутовими параметрами руху мас привода можна побудувати часовi залежност динамiчних моментiв, якi навантажують лшп передач привода [2, 3]:
де: Мд - динамiчний момент у лшп передач привода, яка вщповщае ]-й дь лянщ розрахунково! моделi; (ру -ф]+1 - вщносна кутова деформацiя ] -1 дшян-ки розрахунково1 моделi; юу -юу+1 - швидкiсть змiни вщносно1 кутово1 де-формацп у -1 дiлянки розрахунково1 модель
Вихщш данi для розрахунку наведен в таблицi, а результати досль джень роботи однобарабанного привода, оснащеного електродвигуном та
Мтоп (г) = Я (г)• н (г),
(4)
МД = СЗВу - V]+1 ] + V] [ю - ю+1 ] ,
(5)
пружною муфтою, зображено на рис. 3-6 у виглядi графтв. Розрахунок пара-метрiв динамiчно! моделi привода виконано за допомогою розроблено! прик-ладно! програми в системi ЫаЛСаё 15.0 на часовому промiжку г е (1;300).
Табл. Вхiднi дат для дослгдження роботи однобарабанного привода
Параметр Позначення Розм1ршсть Значення
Позначення двигуна 4А180М4
Номшальна потужшсть двигуна РНОМ кВт 30
Момент шерцп ротора двигуна • ДР. 2 кг ■ м 23
Вантажотдшмальшсть е кН 16
Зведений момент шерци ротора двигуна та муфти привода •1 2 кг ■ м2 23,5
Зведений до валу двигуна момент шерци обертових мас передач привода • 2 2 кг ■ м 0,02
Коефщент жорсткост муфти привода С1 Н ■м ■ЮЗ рад 25
Коефщент жорсткост лши передач привода с2 Н ■М ■ЮЗ рад 40
Зведений коефщент в'язкого опору дшянкп дпнам1чно! модел1 привода ввд маси двигуна до зведено! маси передач V Н ■ м ■ с рад 15
Зведений коефщент в'язкого опору дшянкп дпнам1чно! модел1 привода ввд зведено! маси передач до зведено! маси барабана ^2 Н ■ м ■ с рад 2,9610-3
Час, с
Рис. 3. Часова залежтсть динамiчного моменту в лтИ' передач привода
Час, с
Рис. 4. Часовi залежностг кутових швидкостей вч.ив привода:
1) вала двигуна; 2) вала барабана
1з графжа динамiчного моменту в привод^ наведеного на рис. 3, видно, що перших 7-8 с. роботи характеризуются максимальними значеннями та високочастотними коливаннями динамiчного моменту в лшп передач привода. Наступш перюди роботи привода характеризуються поступовим зрос-танням динамiчного моменту за величиною та припинення його коливань. Зростання величини моменту пов'язане iз збшьшенням радiусу намотування канату ^ як наслiдок, збiльшенням зовнiшнього моменту вщ сил опору за умови переходу на новi витки, а поступове припинення коливань вщбу-ваеться внаслiдок зростання моменту шерцп приводного барабана шд час на-мотування канату.
На величину динамiчних моментiв у передачах привода впливають ба-гато зовшшшх факторiв, найбiльш iстотними серед яких е: конструктивнi та кiнематичнi параметри привода (тип приводного двигуна та дiаметр приводного барабана, величина передавального вщношення передач, тип мехашч-них передач й iн.), а також експлуатацшш параметри канатно1 установки (вага транспортованого вантажу, довжина прольоту та мюце розташування ван-тажно1 каретки в прольотi, ухил несучого каната, спошб транспортування й ш.). Для дослiдження впливу деяких iз зазначених вище параметрiв на дина-мiчнi навантаження у приводi й оцiнювання динамiчних навантажень можна використати коефщент динамiчностi кд:
_ Мд тах
кд -
Мн
(6)
де: Мд тах - максимальне значення динамiчного крутного моменту в лшп передач привода; Мном - значення моменту в лшп передач привода при нерухо-
мому жорстко закршленому (умовно) валу двигуна тд дieю зведеного статичного номшального зовнiшнього навантаження.
500
-1-1--1-1-1-10
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7
г
Час, с
] — Момент на валу двигуна. Н*м 4 — 3ведении момент в!д сил
2 — Динашчний момент в муфтк Н*м опору на приводному барабана Н*м
3 — Динам1чний момент в лши передач. Н*м 5 Кутова швндюсть вала двигуна. рад/с
Рис. 5. Сумiщенi графжи моменте та кутовоТ швидкост вала двигуна
Як номшальне зовшшне навантаження приймаемо значення зусилля натягу тягово-вантажотдшмального каната, яке дорiвнюе вазi вантажу Зве-дений крутний момент вщ номiнального статичного навантаження можна об-числити за формулою
Мном =
6 • гН ()
ипр
(7)
де: гН (г) - значення радiуса намотування каната на приводний барабан при дп максимального динамiчного моменту в лшп передач привода; 6 - вага вантажу; иПР - передавальне вiдношення передач привода.
Для детального дослщження впливу жорсткостi лiнiй передач на величину i характер змши динамiчних навантажень у приводi було проведено розрахунок коефiцieнта динамiчностi для рiзних значень ваги вантажу та ко-ефiцieнтiв жорсткостi. Залежнють величини коефiцieнта динамiчностi вiд жорсткоста передач привода iз врахуванням вантажотдшмальноста канатно! установки наведено на рис. 6.
Зведеннк коеф1шент жорсткосп лшп передач привода Рис. 6. Залежтсть коефцтта динамiчностi в'д жорсткостг передач привода
На основi результативних графтв, наведених на рис. 3-6, можна зро-бити таю висновки:
1. Час розгону електродвигуна е меншим вщ одше! секунди, що узго-джуеться 1з результатами дослщжень роботи привод1в, наведених у роботах шших автор1в [2, 4, 5].
2. Значення динам1чного моменту, який виникае в муфта тд час розгону двигуна, е бшьшими, шж у лши передач привода. Динам1чт моменти в муфта та передачах за величиною вир1внюються тальки тсля розгону [ досягнення номшально! кутово! швидкоста обертання валу двигуна. Це пояснюють дисипативними властивостями передач [ значною шерцшшс-тю рухомих мас привода та тдтверджують у висновках, зроблеш в роботах [4], про те, що приводна система не встигае повною м1рою вщреагу-вати на внутршт високочастотш перехщш процеси, яю вщбуваються в приводних двигунах.
3. Динам1чний момент у лшп передач привода досягае максимальних значень у випадку стопоршня вантажу з кареткою, а не тд час запуску двигуна, як зазначено в робота [4], оскшьки тод1 зовтшнш крутний момент вщ сил опору на приводному барабан зростае поступово вщ нульового значення. Пуск двигуна, хоча [ характеризуеться високочастотними ко-ливаннями кутово! швидкоста та рушшного крутного моменту на валу приводного двигуна, е менш небезпечним режимом роботи привода ка-натно! установки, пор1вняно 1з стопоршням, оскшьки вщбуваеться при
дуже малих значеннях зовшшнього навантаження на приводному барабан та при пуску е значно меншими перюд [ амплпуди коливань дина-м1чного моменту в привод^ Граф1чш залежност та висновки, зроблеш в робот [4], не враховують ще! важливо! особливоста, яка притаманна приводам л1сотранспортних канатних установок.
4. Стикування вантажу з вантажною кареткою характеризуеться синхрон-ним коливанням кутових швидкостей приводних вал1в електродвигуна [ приводного барабана. При цьому амплпуда коливань кутово! швидкост вала електродвигуна е бшьшою, а частота коливань - значно меншою, шж у перюд пуску, оскшьки так електромехашчна система реагуе на значне зростання зовшшнього навантаження на приводному барабаш до максимальних значень. Коливання кутово! швидкост та моменту електродвигуна внаслщок змши зовшшнього навантаження (як при зростання так [ при спаданш) заперечуе висновки, наведет в робот [6], про те, що електродвигун не реагуе на мехатчт коливання та анал1з динамжи привода можна спростити, вважаючи момент двигуна функщею часу або постшним за величиною.
5. Збшьшення жорсткостей муфти та передач привода призводить до змен-шення тривалост перехщних процешв та швидшого сповшьнення.
6. Збшьшення ваги вантажу призводить до зростання величини динам1чно-го моменту, а також до зменшення тривалост перехщних процешв у привод! та коефщента динам1чност1. Тому рекомендовано тд час експлуатацп максимально використовувати вантажопвдймальшсть ка-натно! установки.
Л1тература
1. Адамовський М.Г. Щдвгсш канатш люотранспортш системи / М.Г. Адамовсь-кий, М.П. Мартинщв, Й.С. Бадера. - К. : Вид-во 1ЗМН, 1997. - 156 с.
2. Костинюк Л.Д. Моделювання електропривод1в : навч. поабн. / Л.Д. Костинюк, В.1. Мороз, Я.С. Паранчук. - Льв1в : Вид-во НУ "Льв1вська полпехшка", 2004. - 404 с.
3. Смит Дж.М. Математическое и цифровое моделирование для инженеров и исследователей : пер. с англ. / Дж.М. Смит. - М. : Изд-во "Машиностроение", 1980. - 271 с.
4. Удовицький О.М. ОбГрунтування основних параметр1в та розроблення привода мо-бшьно! канатно! люотранспортно! установки : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: спец. 05.05.07 - "Машини та процеси лгавничого комплексу" / УкрДЛТУ. - Льв1в, 1999. - 20 с.
5. Семчук Л.В. Вплив нестацюнарних режим1в роботи шахтних пщшмальних установок на навантаження елеменпв конструкцш : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: спец. 05.02.09 - "Динамжа та мщшсть машин" / Л.В. Семчук / НУ "Льв1вська полиехш-ка". - Льв1в, 2008. - 20 с.
6. Цехнович Л.И. Неустановившиеся процессы в крутильно-колебательной системе и её моделирование / Л.И. Цехнович // Труды второго всесоюзного совещания по основным проблемам теории машин и механизмам. Динамика машин. - М. : Изд-во "Машгиз", 1960. - С. 33-36.
Барыляк В.В. Динамические нагрузки в приводах подвесных канатных лесотранспортных установок
Разработана математическая модель электромеханического привода канатной лесотранспортной установки, с учётом сменного момента инерции приводного барабана, а также внешних моментов от движущих сил и сил сопротивления. Исследованы динамические нагрузки, возникающие в приводах канатных установок, с учетом жесткости линий передач привода и грузоподъемности канатной установки.
Ключевые слова: привод канатной установки, математическая модель, динамические усилия, жесткость линии передач.
Barylyak W. W. Dynamic efforts in the drives of the suspendet cable timbertransporting plants
The mathematical model of electromechanic drive of timbertransporting plant thatta-kes into account the variable drive drum inertia moment, and also variable external moments from motive forces and forces of resistance is worked out. The dynamic efforts that arise up in the drives of cable plants taking into account inflexibility of lines of transmissions of drives and lifting capacity of timbertransporting plants is inverstigated.
Keywords: drive of the cable timbertransporting plants, the mathematical model, dynamic efforts, inflexibility of lines of transmissions.
УДК 674:621.928.93 Астр. Л.М. ДорундяК -НЛТУ Украши, м. Львы
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТ1 ПРОЦЕСУ ПИЛОВЛОВЛЕННЯ У ЦИКЛОН ДЛЯ СИСТЕМИ ПЕРЕКАЧУВАННЯ ДЕРЕВНИХ В1ДХОД1В
Представлено результати дослщження ефективност процесу очищення жтат-ряного потоку вщ деревного пилу. Описано конструкщю експериментального стенда та обладнання, яке використовували для проведення дослвдв. Вивчено вплив конструктивних параметрiв циклона на процес очищення запиленого потоку пов^ря.
Сучасна деревообробна промисловють, виробництво меблiв, фанери, деревостружкових (ДСП) i деревоволокнистих (ДВП) плит мають рiзноманiт-ш види вiдходiв, що забруднюють навколишне середовище. Окремi техноло-пчш процеси зазначених виробництв супроводжуються видшенням i вики-дом в атмосферу забруднюючих речовин, яю утворюються як в основних тех-нолопчних процесах, так i в допомiжних пщроздшах (котельнi, зварювальнi пости, кузнi й ш.).
Важливим на сьогоднi завданням е розроблення нових пiдходiв до пи-тань пиловловлення та використання вiдходiв на деревообробних тд-приемствах. Необхщним е комплексний пiдхiд до питань енергозбереження. У попередшх дослщженнях [1, 2] ми проаналiзували доцшьнють використання рiзноманiтного повiтроочищувального обладнання на деревообробному пiдприемствi. Встановлено, що для очищення астрованого повiтря вщ дере-вообробного цеху найбiльш доцшьно використовувати фiльтрувальнi станцi!, оскiльки, порiвняно з традицiйними донедавна циклонами, вони мають мен-ший гiдравлiчний отр, вищий ступiнь очищення повiтряного потоку та юнуе можливiсть в холодний перюд року повертати тепле очищене повггря у цех. Циклони теж не можуть бути повнiстю усунеш з сучасного деревообробного виробництва. 1х "нiша" - очищення повiтря вiд станцiй перекачування вщхо-дiв, де концентращя пилу може становити до 60 %. Тому обгрунтування конструкцп таких апаратiв е актуальним. Теоретично процес очищення запиленого потоку в циклонах ми описали у роботах [3-5]. Також були проведет експериментальш дослщження впливу геометричних розмiрiв циклона на його гiдравлiчний отр. У дослщженш [6] запропоновано напрям розроблення ново! конструкцп циклона для систем перекачування деревних вiдходiв.
1 Наук. к^вник: проф. G.M. Лютий, д-р техн. наук - НЛТУ Украши, м. Львiв
