CC BY
8
5. ШФОРМАЦНПИ ТЕХНОЛОГИ ГАЛУЗ!
УДК 634.0.377 Проф. М.П. Мартинцш1, д-р техн. наук; викл. 1.В. Бичинюк2
МОДЕЛЮВАННЯ РОБОТИ ТА РОЗРАХУНОК ШТУЧНИХ ПРОМ1ЖНИХ ОПОР БАГАТОПРОГОННИХ КАНАТНИХ Л1СОТРАНСПОРТНИХ УСТАНОВОК
Розроблено модель для числового розрахунку основних napaMeTpiB штучних промiжних опор канатних люотранспортних установок на баз1 прикладних програм MathCAD Professional, SolidWorks та системи MSC/NASTRAN for Windows. Викона-но аналiз напруженого стану опори, виготовлено!' у виглядi пiрамiдальних стояюв. Визначено зусилля в основних елементах опори та наведено методику розрахунку 1'х основних параметрiв.
Ключовг слова: штучш промiжнi опори, моделювання, прикладш програми, внутрiшнi зусилля i деформаци, конструктивнi параметри.
Канатш лiсотранспортнi установки е основним засобом механiзацiï ль сосiчних робiт пiд час освоення прських лiсiв [1, 2]. За умов сучасного ви-робництва, о^м цiнових показниюв, дедалi бiльшу роль вдаграють експлу-атацiйнi характеристики канатних установок, можливють використання ïх за рiзних рельефних умов. Насамперед необхщно забезпечити надiйнiсть робо-ти окремих елеменпв i установки загалом, мехашзащю найбiльш трудомю-тких монтажно-демонтажних робгг, вимоги безпеки та комфорту в процеш експлуатацiï. Цi питання значною мiрою можна вирiшити, використовуючи для оснащення багатопрогонних установок штучнi промiжнi опори багатора-зового використання. Автори розробили оригшальш схеми штучних опор, новизну яких захищено патентами Украши [3, 4].
Внаслiдок обмеження бюджету тдприемств машинобудування та тер-мшв проведення проектувальних та випробувальних робгт i розрахунку конструкцiйних параметрiв опор доцшьно використовувати об'емне комп'ютерне моделювання з використанням прикладних програм для попе-реднього аналiзу та розрахунку елементiв [5]. Для виконання розрахунюв та пiдготовки проектноï документацiï використано пакети прикладних програм MathCAD Professional, SolidWorks, CAD/CAM/CAE/PDM/TDM-системи, T-Flex CAD 3D та Microsoft Office. Для проведення математичного моделювання використано систему MSC/NASTRAN for Windows.
Аналiз поведшки опор починаеться iз дослiджень максимальних зна-чень напружень, як виникають у вертикальних стояках i поперечинах, котрi виступають найбшьш вiдповiдальними елементами. За попередньо заданих початкових умов напружено-деформований стан просторовоï конструкцп у
1 НЛТУ Украши, м. Льв1в;
2 Льв1вський ДУВС
момент проходження кареткою промiжноl опори характеризуеться макси-мальним значенням напружень. При цьому допустимi напруження повиннi становити [о]=170x190 МПа для матерiалу, з якого зроблено несучий каркас (Сталь 20) [6, 7]. Каркас опор представлено тривимiрною стержневою модел-лю, яка включае такi елементи: стержш-стшки, поперечини-балки, пластини, вузловi шарнiрнi опори, кiнцевi опори, податливу основу. Кожний елемент конструкцп мае власну систему координат.
У небезпечних перерiзах розглянуто складний напружений стан. За допусташ прийнято напруження: [о] =200 МПа, [г] =60 МПа. Напруження було визначено зпдно з ппотезою мщносп Писаренко-Лебедева [8], яка зас-нована на припущенш про те, що настання граничного стану обумовлене здатнютю матерiалу чинити опiр як дотичним, так i нормальним напружен-ням. При цьому критерш мiцностi можна записати в такому виглядг
Гокт + Ш -0-1 < Ш2, (1)
де: гокт - октаедричш дотичнi напруження, о1 - е^валентш нормальнi напруження; ш1; ш2 - константи, якi виражаються через граничнi напруження при одноосьовому розтягу та стиску [8].
Розглянемо промiжну опору канатно! установки, виготовлено1 у виг-лядi пiрамiдальних стоякiв [3]. Схему опори наведено на рис. 1.
Рис. 1. Схема опори канатно1'лкотранспортноИустановки (габаритт розмгри)
Вертикальш стояки опори розмщеш тд кутом 120 о один вiдносно одного. У центральному вузлi сполучення стояков, що виконуе функцiю модуля тдвюки вантажу, прикладено вертикальне навантаження 15 кН з коефь цiентом динамiчностi кд =2,0. Тобто активне навантаження становить Р =30 кН. Для оцiнювання мiцностi конструкцп до розрахунково! тривимiр-но! моделi накладено в^ консольного типу (рис. 1), яю блокують можли-вiсть перемiщення та обертання вщносно осей х, у, 2.
Пiд час аналiзу щогли люотранспортно! установки на мщтсть розра-хункову модель подано у виглядi стрижнево1 конструкцп (рис. 2) та вона складаегься з: 34 вузлiв; 3 опор (в'язей); 1 вузлового навантаження Р=30 кН; 33 сгрижнiв типу "балка"; 2 сортаментв круглого поперечного шчення сгрижнiв (трубчато1 форми) iз зовтштм дiамегром d =150 мм i товщиною сгiнки г =5 мм та, вщповщно, d =120 мм; г =5 мм. Характеристику матерiалу елеменлв щогли подана в табл. 1.
Табл. Мехатчт характеристики матерiалу елементы опори (Сталь 10)
№ з/п Мехашчш характеристики Значення
1 Межа текучост на стиск 205 Н/мм2
2 Межа текучост на розтяг 205 Н/мм2
3 Межа текучост на зсув 123 Н/мм2
4 Модуль Юнга 210000 Н/мм2
5 Коефщент Пуассона 0,3
6 Густина 7,8е-06 кг/мм3
7 Межа мшносл на стиск 330 Н/мм2
8 Межа мшноста на розтяг 330 Н/мм2
Для розрахунку промiжноl опори використано метод кшцевих елемен-гiв. При цьому прийнято таку iнформацiю про модель:
• маса модел1 434,2, кг;
• центр мас модели 0,0; 1000,0; 4156,0, мм;
• моменти шерцп модели 477672375,7; 911018493,3; 9501751203,0, кг/мм2.
О^м зазначених вище навантажень, у розрахунковiй моделi також
враховано вплив власно! ваги (434,2 g, Н). Для розв'язування поставлено! за-дачi виконано розв'язування матричного рiвняння кiнцевих елементiв. Ос-кшьки матриця жорсткостi залежить вiд перемщень, з умови рiвностi зов-тшньо! i внутршньо! робiт отримуеться нелшшне рiвняння, яке доцiльно розв'язати ггерацшним методом Ньютона-Рафсона [9].
Для здобуття максимально точних результапв iмiтацil натурних вип-робувань методом кiнцевих елеменпв застосовано нелiнiйний метод розрахунку, типовий для завдань з визначення перемщень у конструкщях, в яких може виявитися необхщним врахування геометрично! нелшшносл: навантаження, при якому прогин збшьшуеться, досягаеться швидше, тж це передба-чаеться лiнiйною теорiею, i може виникнути ситуацiя, в якш при деформацп, що продовжуеться, несуча здатнiсть падатиме.
При лшшному статичному розрахунку приймаеться лiнiйне стввщно-шення мiж деформацiями i перемщеннями всерединi елементу:
И = [, (2)
де д - вектор вузлових перемщень.
При врахуванш нелшшно! поведiнки вираз для деформацш можна пе-реписати у виглядг
{£} = ([Б0] + [В№, (д )])-{д). (3)
Нелшшний член виникае з повного запису тензора деформацш:
ву = (и,у + + ик, • у)/2. (4)
Ршення нелшшно! задачi не можна отримати з однократного вирь шення матричного рiвняння юнцевих елеменлв кх = /, оскшьки тепер матри-ця жорсткостi залежить вiд перемiщень. З умови рiвностi зовшшньо! i внут-ршньо! робгг виходить нелiнiйне матричне рiвняння, яке можна виршити iтерацiйним методом Ньютона-Рафсона. До складу рiвняння входить матриця початкового напруження або геометрична матриця, що використовуеться у розрахунку на початкову стшкють, i матриця великих перемщень.
Кiлькiсть iтерацiй при розрахунку дослщжувано! моделi щогли люот-ранспортно! установки становила 4, що забезпечило точнють оцiнних показ-ниюв до 0,0001. Ключовою умовою виконання вимог щодо статичного наван-таження дослщжувано! конструкцп е поглинання необхiдних навантажень з урахуванням коефiцiента динамiчностi кд =2,0 та забезпечення запасу мщнос-т за межею текучостi матерiалу виготовлення (Сталь 10): рiвень зафжсова-них внаслiдок розрахунку напружень не повинен перевищувати 205 МПа.
Аналiз напружено-деформованого стану опори люотранспортно! установки методом юнцевих елементiв дав змогу виявити максимальне напруження на рiвнi 164,5 МПа (рис. 2).
Рис. 2. Карта напружень верхньо1' частини опори канатно!установки
(представлення на основi solid-моделi)
Це значення зафжсовано в област сходження опори канатно! установки, що е оч^ваним результатом, зважуючи, що тут докладено вузлове на-вантаження (Т=30 кН). Значення напружень вертикальних стшок не переви-щуе 50 МПа. Графж розподiлу напружень за довжиною зазначених стiйок представлено на рис. 3.
На рис. 4 подано напружено-деформовану модель опори канатно! установки: тонкими лшями представлено здеформовану модель опори. Як i у випадку з аналiзом розподiлу напружень в опорi (рис. 4), максимальне зна-
чення моменлв згину у площинi ху зафжсовано в областi сходження верти-кальних стшок конструкцп: 8,145-106 Нм. Характерно, що рiвень напружень у стрижнях бшя точок опор (в'язей) збер^аеться 2,7-106 Нм, що забезпечуе дос-татнiй запас мiцностi (максимальнi напруження не перевищують 20 МПа). Значення осьових зусиль подано на рис. 5.
Рис. 3. Розподт напружень за довжиною вертикальных стгйок опори канатноТ
установки
Рис. 4. Карта напружень опори канатноТ установки: стрижневе представлення моделi
Рис. 5. Карта осьових сил розрахунковоТ модл опори канатноТ лсотранспортноТ установки
Дослщжуючи значення осьових сил у стрижнях, необхщно зазначити, що вся конструкщя працюе на розтяг за умов прикладеного до не! активного навантаження: максимальне значення Гх_лок становило 1714 Н, а мшмальне 1,154^ 104 Н. Використовуючи наведену методику, можна отримати детальт
значення осьових зусиль по кожному елементу розрахунково! моделi опори канатно! установки.
Значення реакцш та моментiв згину в опорах (в'язях консольного типу) опори канатно! люотранспортно! установки дае змогу за необхiдностi продовжити розрахунки в напрямку несно! здатностi Грунту та вщповщно! основи встановлення установки. За результатами розрахунюв можна визна-чити оптимальнi розмiри поперечних перерiзiв стiйок опор, а також проекту-вати !х основнi розмiри залежно вiд рельефу мiсцевостi та вантажошдшмаль-ностi установки.
Результати наведених розрахунюв показали, що при цiй стрижневш конфiгурацi! (поперечнi перерiзи, метод сполучення стрижшв у вузли, дов-жина стрижшв) дослщжувана модель промiжно! опори канатно! люотранспортно! установки вщповщае вимогам запасу мщносп, що дае змогу !! нор-мальну експлуатащю за умов пiкових навантажень з коефщентом динам1ч-ностi kd =2,0.
Анал1тичш дослiдження, використовуючи розроблену модель, можна виконати i для опор шших типiв, наприклад Г-подiбно! [4].
Л1тература
1. Шкiря Т.М. Технология i машини лiсосiчних робiт / Т.М. Ширя. - Львiв : Вид-во УкрДЛТУ, "Трiада плюс", 2003. - 352 с.
2. Адамовський М.Г. Пiдвiснi канатнi лiсотранспортнi системи / М.Г. Адамовсь-кий, М.П. Мартинщв, Й.С. Бадера. - К. : Вид-во 1ЗМН, 1997. - 156 с.
3. Патент на корисну модель UA 24654 U, МПК В61В 7/00. Промiжна щогла багаторазо-вого використання для канатно! лiсотранспортноi' установки / М.П. Мартинщв, Б.В. Сологуб, 1.В. Бичинюк; заявник i власник патенту НЛТУ Укра!ни. - № u200701770. - Заявл. 20.02.2007. - Опубл. 10.07.2007. - Бюл. № 10. - 6 с.
4. Патент на корисну модель UA 48067 U, МПК В61В 7/00. Промiжна щогла шдвюно! канатно! установки / М.П. Мартинщв, 1.В. Бичинюк, Б.В. Сологуб; заявник i власник патенту НЛТУ Укра!ни. - № u200907889. - Заявл. 27.07.2009. - Опубл. 10.03.2010. - Бюл. № 5. - 4 с.
5. Соломенцев О.Ю. Автоматизированное проектирование и производство в машиностроении / О.Ю. Соломенцев, В.Г. Митрофанова. - М. : Изд-во "Машиностроение", 1986. -254 с.
6. Павлище В.Т. Основи конструювання та розрахунок деталей машин / В.Т. Павлище. -Львiв : Афша, 2003. - 558 с.
7. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. -М. : Изд-во "Машиностроение", 1985. - 360 с.
8. Писаренко Г.С. Справочник по сопротивлению материалов / Г.С. Писаренко, А.Г. Яковлев, В.В. Матвеев. - К. : Вид-во "Наук. думка", 1988. - 734 с.
9. Шимкович Д.Г. Расчёт конструкций в MSC/NASTRAN for Windows / Д.Г. Шимкович. - М. : Вид-во "ДМК Пресс", 2001. - 448 с.
Мартынцив М.П., Бичинюк И.В. Моделирование работы и расчет искусственных промежуточных опор многопролетных канатных лесот-ранспортных установок
Разработана модель для численного расчета основных параметров искусственных промежуточных опор канатных лесотранспортных установок на базе приложений MathCAD Professional, SolidWorks и системы MSC / NASTRAN for Windows. Выполнен анализ напряженного состояния опоры, изготовленной в виде пирамидальных стоек. Определены усилия в основных элементах опоры и приведена методика расчета их основных параметров.
Ключевые слова: искусственные промежуточные опоры; моделирование; приложения; внутренние усилия и деформации, конструктивные параметры.
Martynciv M.P., BychynyukI.V. Modeling of work and calculation of artificial intermediate supports of multispan rope timber-transporting systems
A model for numerical calculation of basic parameters of artificial intermediate supports of rope timber-transporting systems based on such applications as MathCAD Professional, SolidWorks and systems MSC/NASTRAN for Windows was developed. Performed the analysis of the tension state of supports, manufactured in the form of pyramid risers. Determined efforts in key elements of support and showed the method of calculation of their main parameters.
Keywords: artificial intermediate; modelling, applications, internal forces and deformation; design parameters.
УДК 658.14/.17 Проф. О.Б. Жихор, д-р екон. наук;
магктрант А.Ю. Олейткова - Харкгвський шститут бантвськоТ справи
Университету бантвськоТ справи НБУ
МЕТОДИЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ П1ДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТ1 РУХУ КАП1ТАЛУ ШДПРИЕМСТВА В СИСТЕМ1 ФШАНСОВО1 ЙОГО БЕЗПЕКИ
Висв^лено методичний пщхщ щодо забезпечення тдвищення ефективност руху капталу шдприемства в розрiзi фшансово! безпеки шдприемства, що дасть змо-гу розробляти заходи зi зниження ризикованостi фiнансово-господарськоi дiяльностi пiдприемства, пiдвищення !! ефективностi та забезпечення фшансового розвитку.
Ключовг слова: рух капiталу, фiнансова безпека, коефщент рентабельностi ка-пiталу, парна корелящя, регресiйна модель.
Постановка проблеми. На сучасному етап розвитку перехщ Укра!ни до ринково! економжи значно вплинув на умови д1яльност1 впчизняних пд-приемств. Цей перехщ насамперед вплинув на конкурентоспроможнють пд-приемств м1ж собою, що негативно своею чергою впливае на фшансовий стан щдприемства. Тому е необхщною своечасне ощнювання фшансово! безпеки щдприемства, яке допоможе своечасно виявити загрози, як е перешкодою для функцюнування щдприемства на надежному р1вн1. За умов фшансо-во! кризи, яка характеризуешься значним коливанням фактор1в внутршнього 1 зовншнього середовища пiдприемства, загрозами його фiнансових iнтересiв з боку окремих суб'екпв господарювання, високим р!внем фiнансових ризи-кв, одним з актуальних напрямiв управлшсько! д1яльност1 щдприемства е забезпечення його життедiяльностi. Однею з1 складових останньо! е фшансова безпека пiдприемства.
Актуальн1сть проблеми. 1снуе багато визначень поняття "фшансова безпека одприемства", виходячи з дослщжених лiтературних джерел, можна помитсти, що фшансова безпека щдприемства безпосередньо залежить в1д ефективностi руху капiтаду щдприемства. Таким чином, актуальнiсть нашо! роботи як методичне забезпечення ефективносп руху капталу пiдприемства в розр1з1 фшансово! безпеки пiдприемства не викликае сумщв!в.
Анал1з останн1х наукових джерел. Ощнка фшансово! безпеки щд-приемства на сьогодщ е дуже актуальною, а саме тому дослщжували цю тему як вичизнящ, так i зарубiжнi науковцi, зокрема: А.О. Азаров [1], А.1. Гин-
