CC BY
7
3. ТЕХНОЛОГИ! ТА УСТАТКУВАННЯ Л1СОВИРОБНИЧОГО КОМПЛЕКСУ
УДК 634.0377 Проф. М.П. Мартинщв, д-р техн. наук;
acnip. 1.В. Бичинюк - НЛТУ Украти, м. Rbeie
ДОСЛ1ДЖЕННЯ КОЛИВАНЬ ШТУЧНИХ ЩОГЛ КАНАТНИХ Л1СОТРАНСПОРТНИХ УСТАНОВОК
Розглянуто поздовжнi та поперечш коливання штучних щогл канатних люотран-спортних установок. Запропоновано залежност для визначення aмплiтуд i частот по-перечних i пoздoвжнiх коливань. Виконано aнaлiз змiни aмплiтуди i частоти коливань залежно вщ висоти щогли та i'í поперечного пеpеpiзу. Наведено рекомендацп для ви-бору висоти щогл та Н поперечного пеpеpiзу залежно вiд величини навантаження.
Prof. M.P. Martynciv;post-graduateI.V. Bychynyuk-NUFWTof Ukraine, L'viv Research of vibrations of artificial masts of cable timbertransporting plants
Longitudinal and transversal vibrations of artificial masts of cable timbertrans-por-ting plants are considered. Dependences are offered for determination of amplitudes and frequencies of transversal and longitudinal vibrations. The analysis of change of amplitude and frequency of vibrations depending on the height of mast and its transversal section is executed. Recommendations are resulted for the choice of height of masts and its transversal section depending on the value of loading.
Одним з ефективних засоб1в первинного транспортування деревини в прських умовах е канатш люотранспортш установки. У багатопрольотних установках як пром1жш опори i кшцев1 щогли, зазвичай, використовують росту-hí дерева [1, 2]. Однак оснащення таких дерев шд опори вимагае значних затрат ручно! пpaцí í часу, що значно знижуе ефектившсть роботи установки, особливо якщо врахувати, що установки експлуатуються на одному мющ об-межений теpмíн (2-7 мюящв). На новому мícцí неoбхíднo оснащувати нoвí дерева пíд опори i не завжди тaкí дерева е на траЫ, особливо в молодих наса-дженнях, де проводяться дoглядoвí рубання. Мoбíльнí oднoпpoльoтнí канатш установки уже оснащують штучними щоглами, що значно скорочуе термш проведення монтажно-демонтажних робгг [2]. Для багатопрольотних установок розпочато дослщження, спрямоваш на розроблення штучних пpoмíжних опор та обгрунтування !х основних пapaметpiв [3, 4]. Розробка í впровадження штучних пpoмiжних опор розширить дiaпaзoн роботи багатопрольотних установок i значно знизить витрати на монтажно-демонтажш роботи.
Застосування в poлi пpoмiжних опор щогл багаторазового використан-ня, яю, пopiвнянo з ростучими деревами, cклaднiшi i мають бiльшу вартють, ставлять актуальним питання пiдвищення !х нaдiйнocтi [3, 4]. На величину напружень, що виникають в елементах опор, та !х знococтiйкicть значний вплив мають коливання щогл. Аналопчш зaдaчi коливання бурових установок розглянуто в робот [5]. Коливання щогл спричинеш змiнoю зусиль, що
ддать на башмак опори та натяпв розтяжок. Розглянемо поздовжньо-попе-речнi коливання щогли, прийнявши, що !х поздовжш деформаци не зв,язанi з поперечними. Розрахункову схему щогли представлено на рис. 1.
Рiвняння поздовжшх коливань щогли запишемо у виглядi [6]:
5 и д ю, (1)
де: , = 1, 2, 3 - номери дiлянок щогли; и, - швидюсть поширення пружно! хвилi, и, = Е/р1, Е та р1 - вщповщно модуль пружностi та середня щшьшсть матерiалу; 1 - час. Щшьшсть матерiалу р1 визначають, як вщношення погонно! маси до плошд нижнього опорного поперечного перерiзу щогли.
Рис. 1. Розрахункова схема щогли: а) - загальна схема щогли; б) -розрахункова схема; 1 - стояк; 2 - привод; 3 - канатно-блокова система для тдшмання верхньог частини телескотчног щогли; 4 -розкоси; 5 - башмак пром1жног опори; 6 - несучий канат; 7 - опорний диск; 8 - наконечник; 9 -розтяжки
Граничш умови штегрування рiвняння (1) визначаемо за допомогою таких рiвнянь:
дЮ
ЕА1 ЕА1
ду1 дЮ
У1=0
д Ю (О,1) ГТ ( ) _ т —гт—- сюо (011) =
д12 У 7
ЕА2
ду1 дТ2
+ т
У1 =11
ду2
ЕАз
+ т
У2 = 12
диз
д 2Ю (Ц 1) д12 "
д 2и2 ( Ц2,1)
ЕА2
дТ 2
ЕА
ду2
дТ з
У2 =0
дуз
+ т4
дг2 " дуз
д 2и з ( Цз, 1)
0.
0.
уз =1з
дг2
уз = 0
(2)
(3)
(4)
(5)
У процес розрахунку вимушених коливань навантаження F i f2 виз-начають виразами:
F1 = F01 • sin —t; F2 = F02 • sin —t. (6)
де: F01; F02 - вщповщно мaкcимaльнi значення опорно! реакци щогли, та су-марного зoвнiшньoгo навантаження на щоглу (навантаження вщ каретки та натягу розтяжок); — - цикшчна частота коливань.
Розв'язки piвняння (1) вiдпoвiдaють гapмoнiйним коливанням i мо-жуть бути зaпиcaнi в такому виглядг
Ui = Ui (y. )• sin—t; i = 1, 2, 3. (7)
Шсля постановки значення перемщення з piвняння (7) в (1) отри-маемо piвняння aмплiтудних функцш
e2Ui — .
—Y + — = 0; i = 1 2, 3. (8)
dy2 и2
Розв'язок piвняння (8), згiднo з методом початкових пapaметpiв, мож-на подати в такому виглядг
Y (yi ) = Ri (yt )• Yi (0), (9)
де: Yi (у. ) = U. (yi); R (yi ) = cos—у. ; -—sin — yi; Y¡ (yi ) = U¡ (yi);
Ui Ui Ui
R'( ч U . — —
Ri (yi) = — sin yt; cos yt. — и. и
Визначивши граничш умови з piвнянь (2-4), форму коливань дшянок
щогли можна знайти з залежност (9).
Математична модель коливань опори представлена у загальному вигля-
дi. Для визначення вiдпoвiдних ампштуд коливань i oцiнки мoжливocтi виник-
нення резонансу неoбхiднo розробити алгоритм числового розв'язування зaдaчi.
Рiвняння поперечних коливань щогли можна отримати, використавши
теорда згинальних дефopмaцiй [6], i подати в такому виглядг
д4—i Fi • ¡2 де. ¡и. • l4 •д — 0 (. 123) (10)
—г +---т +-;— = 0 (i = 1, 2, 3), (10)
д£4 EI. dQ EIi •dt2 v ' ' h K }
де: Ii - осьовий момент шерцп поперечного пеpеpiзу щогли; F. - статична осьова сили, що стискуе щоглу.
Значення поздовжшх i поперечних сил та згинальних моменлв у пере-piзaх дiлянoк щогли визначають залежностями [5]:
Л7 E • A • ди. E • I. E • I. •д— /11Л
Ni =-1; Qi =--7J—т2-; Mi =--^—т2-. (11)
1 ¡г •дь ^ ¡3 • д£ ' 1 ¡2 •дQ у }
Причому:
N. = N0 • sin —it; F. = F0 • sin —t; Mt = M0 • sin —t, (12)
де N0; F0; M0 - вщповщно aмплiтуднi значення вертикально! та горизонтально! сил i згинального моменту.
Розв'язок рiвнянь (8); (10) вщповщае гармоншним коливанням, що можна подати такими виразами:
Ui - Ui (g) sin®?; d, - Wi (g) sin®/1; (i = 1, 2, 3), (13)
де Ui (g); Wi (g) - амплпудш функци поздовжшх i поперечних перемщень
nepepÍ3ÍB стержня.
З врахуванням залежностей (13), рiвняння (8) можна подати в такому виглядi
d2U т2!2
+ DJt ■ U - 0 (i = 1, 2, 3). (14)
d g Vi
Розв'язок рiвнянь (14) можна отримати, скориставшись методом по-чаткових параметрiв, i представити у формг
X,(g)- Ri(£)■ Xt(0). (15)
Для конкретних параметрiв опори можна отримати рiвняння ампль тудних функцiй для поперечних коливань:
d4W d2W-
dWW + b2 dWW - C4W - 0; (i = 1, 2, 3), (16)
dg dg
np: b2 = .EL- C4 -Pi П< ' ( де: b = EI,' C = EI, ■
Граничнi умови iнтегрування рiвняння (10) можна записати аналопч-но, як для поздовжшх коливань (див. залежност 2-4).
Фундаментальна система iнтегралiв рiвняння (16) може бути записана у виглядi залежностей:
X1г - 1 (( ■ cos в ■ yi + в2 ■ che ■yi); в + вv y
X2i - ■
1 (Pli • П , fi\i JO ^
Sin в' у, + — ■shpn-yi
fin
в + fií
X3i = о1Х nl (- cos fin ■ yi + chfin ■yi); в + fiii
X = 1
X 4i =
в + fii
—в ■ sin в ■yi + в- ■ she ■ yi V fin fin
(17)
де: A -Jff + C4; в -f f ^b4+C4.
Моделювання мехашчно! коливно! системи проводилося на ЕОМ з ви-користанням програмного забезпечення MathCAD 2000 Professional, SolidWorks 2006 та COSMOSWorks 2006.
Аналiз виконано для випадку: !1 = 3 м; !2 = 6 м; !3 = 3 м; a = 1,5 м; F1 = 20кН; F2 = 35кН; M1 = 40кН ■ м; M2 = 60кН ■ м. Перерiзи дiлянок щогли мають трубчасту форму, вщповщно:
4
яd2 3,14 • 2502
5,0 • 104, мм2
3,14
A2 = 4(d22 - d32) = ^4-(2002 -1502) = 1,4 • 10
4 2 мм ;
3,14
А3 = 4( - d2) = (1482 -1002) = 0,96 • 10
4 2 4 мм .
Використано три розтяжки, виготовлеш з каната (ГОСТ 2688) dк = 12,0 мм, авр = 1852 МПа, кут з вертикаллю 30°.
Внаслщок проведеного анашзу отримано графiки залежностi частот вшьних коливань опори, якi наведено на рис. 2.
Рис. 2. Графжи залежностi частот втьних коливань опори:
а) частоти в1д маси опори f = F (т); б) частоти в1д поздовжньог сили f = F (F2). 1 - поздовжт коливання; 2 - поперечш коливання.
Графжи, представлен на рис. 2, показують змiну частоти залежно вiд маси опори та поздовжньо! сили F2. Знаючи характер змiни F2, тобто коливання несучого каната та вантажно! каретки можна вибрати параметри опори, як запоб^ають виникненню резонансу у процес роботи установки.
Лггература
1. Шкчря Т.М. Технология 1 машини люоачних роб^т - Льв1в: Тр1ада плюс, 2003. - 346 с.
2. Адамовський М.Г., Мартинщв М.П., Бадера Й.С. Пщвюш канатш люотранспортш системи. - Льв1в: 1ЗМН, 1997. - 156 с.
3. Мартинщв М.П., Бичинюк 1.В. Анал1з схем та розрахунок опор пщвюних канатних л1-сотранспортних установок// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. - Льв1в: УкрДЛТУ. -2005, вип. 15.5. - С. 145-150.
4. Малащенко В.О., Мартинщв М.П., Бичинюк 1.В. Обгрунтування конструктивно-силових характеристик пром1жних опор пщвюних транспортуючих систем// Пщйомно-транс-портна техшка: Наук.-техн. та виробн. ж. - 2006, № 1. - С. 1-9.
5. Харченко Е.В. Динамические процессы буровых установок. - Львов: Свщ 1991. - 176 с.
6. Тимошенко С.П., Янг Д.Х., Уивер I. Колебания в инженерном деле. - М.: Машиностроение, 1985. - 472 с. _
УДК 647.047 Доц. 1.М. Озартв, д-р техн. наук; доц. О.Б. Ференц,
канд. техн. наук; доц. М.С. Кобринович, канд. фiз.-мат наук -
НЛТУ Украти, м. Rbeie
ОСОБЛИВОСТ1 РОЗРАХУНКУ ГЕЛ1ОСУШИЛЬНО1 УСТАНОВКИ ДЛЯ ДЕРЕВИНИ
Наведено особливосп конструкцп сонячно! сушильно! камери. Подано аналь тичш вирази для розрахунку теплових потоюв при гелюсушшш.
Assist. prof. I.M. Ozarkiv; assist. prof. O.B. Ferenc; assist. prof. M.S. Kobrynowych - NUFWT of Ukraine, L'viv
Features of calculation of geliodrying chamber for wood drying there are
fluidizers wood
The features of construction of sun drying chamber have been represented. Analytical expressions are given for the calculation of thermal streams at heliodrying.
Вичерпання запаЫв палива в Укра!ш для отримання традицшних ви-д1в техшчно! енерги спричинило гостру проблему пошуку i подальшого ус-шшного використання альтернативних й еколопчно чистих джерел теплово! енерги. Це стимулюе розвиток нових енергоощадних технологш, пов'язаних i3 використанням вщновлюваних джерел енерги, зокрема iз енерпею соняч-ного випромiнювання.
Ухвалена ще у 1997 р. Кабiнетом М1тс^в Укра!ни "Програма державно! шдтримки розвитку нетрадицiйних джерел енергi! та мало! пдро- i теплоенергетики" на сьогодш не виконуеться i практично вже забута. Хоча еколопя, рацюнальне використання теплових i матерiальних ресуршв та енергопостачання мають посiдати не останне мюце у державi. Зазначимо, що в Укра!нi нiяко! державно! стимуляци пошуку альтернативних джерел немае i, здаеться, ще скоро не буде. Хоча ринок сонячних систем в Сврош досить динамiчно й усшшно розвиваеться протягом останнiх двох десятирiч.
Вiдомо [1], що основна задача сонячних систем у теплових процесах деревообробки - це зменшення витрат тепла на сушшня за рахунок енерги сонячного випромшювання. Останш тенденци на свiтовому ринку сонячних систем зводяться до мiнiмiзацi! i оптимiзацi! конструкцi! сонячних систем (зо-
