Научная статья на тему 'ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНОГО ГАБАРИТА САМОХОДНОЙ МАШИНЫ СО ШТАНГОВЫМ МЕХАНИЗМОМ УСТАНОВКИ И ФИКСАЦИИ КОНЦЕВОЙ ОПОРЫ ДЛЯ МОБИЛЬНОЙ КАНАТНОЙ ДОРОГИ'

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНОГО ГАБАРИТА САМОХОДНОЙ МАШИНЫ СО ШТАНГОВЫМ МЕХАНИЗМОМ УСТАНОВКИ И ФИКСАЦИИ КОНЦЕВОЙ ОПОРЫ ДЛЯ МОБИЛЬНОЙ КАНАТНОЙ ДОРОГИ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
58
10
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МОБИЛЬНАЯ КАНАТНАЯ ДОРОГА / САМОХОДНАЯ МАШИНА / КОНЦЕВАЯ ОПОРА / ШТАНГОВЫЙ МЕХАНИЗМ / КОМПОНОВКА / ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ / КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Лагерев А.В., Таричко В.И., Лагерев И.А.

Мобильные канатные дороги для проведения погрузочно-разгрузочных и транспортно-переправочных операций в заранее не обустроенных или труднодоступных местностях, формируемые с помощью соединенных единой канатной системой концевыми базовыми станциями на основе самоходных колесных или гусеничных шасси повышенной грузоподъемности и проходимости, являются перспективным видом подъемно-транспортной техники, обеспечивающим оперативное развертывание необходимых технологических средств. В статье рассмотрены вопросы компоновки механизма установки и фиксации концевой опоры с помощью складывающейся штанги, состоящей из двух шарнирно-сочлененных звеньев. Разработана математическая модель, обеспечивающая требуемый нормативный вертикальный габарит самоходной базовой станции мобильной канатной дороги с целью ее безопасного самостоятельного перемещения к месту развертывания канатной дороги по автомобильным дорогам общего назначения. Выполнен анализ влияния нормативных габаритных требований, конструктивных размеров несущей рамы шасси и высоты концевой опоры на основные конструктивные размеры шарнирно-сочлененной складывающейся штанги в транспортном положении. Расчеты показали, что рассмотренная конструкция позволяет обеспечить нормативный вертикальный габарит базовой станции на 6-осном самоходном шасси при длине концевой опоры до 18 м.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Лагерев А.В., Таричко В.И., Лагерев И.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PROVIDING THE VERTICAL DIMENSION OF A SELF-PROPELLED MACHINE WITH A ROD MECHANISM FOR INSTALLING AND FIXING THE END TOWER FOR A MOBILE ROPEWAY

Mobile ropeways for carrying out loading and unloading and transport and transfer operations in previously unsettled or inaccessible areas, formed with the help of terminal base stations connected by a single rope system on the basis of self-propelled wheeled or tracked chassis of increased carrying capacity and cross-country ability, are a promising type of lifting and transport equipment ensuring the prompt deployment of the necessary technological tools. The article deals with the layout of the mechanism for installing and fixing the end tower using a folding bar, consisting of two articulated links. A mathematical model has been developed that provides the required normative vertical dimension of a self-propelled base station of a mobile ropeway with the aim of its safe independent movement to the place of deployment of the ropeway along general roads. The analysis of the influence of standard dimensional requirements, design dimensions of the chassis carrying frame and the height of the end tower on the main design dimensions of the articulated folding rod in the transport position is carried out. Calculations have shown that the considered design makes it possible to provide the standard vertical dimension of a base station on a 6-axle self-propelled chassis with an end tower length of up to 18 m.

Текст научной работы на тему «ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНОГО ГАБАРИТА САМОХОДНОЙ МАШИНЫ СО ШТАНГОВЫМ МЕХАНИЗМОМ УСТАНОВКИ И ФИКСАЦИИ КОНЦЕВОЙ ОПОРЫ ДЛЯ МОБИЛЬНОЙ КАНАТНОЙ ДОРОГИ»

УДК (UDC) 62-82:681.581.5

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНОГО ГАБАРИТА САМОХОДНОЙ МАШИНЫ СО ШТАНГОВЫМ МЕХАНИЗМОМ УСТАНОВКИ И ФИКСАЦИИ КОНЦЕВОЙ ОПОРЫ ДЛЯ МОБИЛЬНОЙ КАНАТНОЙ ДОРОГИ

PROVIDING THE VERTICAL DIMENSION OF A SELF-PROPELLED MACHINE WITH A ROD MECHANISM FOR INSTALLING AND FIXING THE END TOWER

FOR A MOBILE ROPEWAY

12 1 Лагерев А.В. , Таричко В.И. , Лагерев И.А.

Lagerev A.V.1, Tarichko V.I.2, Lagerev I.A.1

1 - Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского (Брянск, Россия) 2 - АО «Брянский автомобильный завод» (Брянск, Россия) 1 - Academician I.G. Petrovskii Bryansk State University (Bryansk, Russian Federation) 2 - Bryansk Automobile Plant JSC (Bryansk, Russian Federation)

Аннотация. Мобильные канатные дороги для про- *

ведения погрузочно-разгрузочных и транспортно- *

переправочных операций в заранее не обустроенных *

или труднодоступных местностях, формируемые с *

помощью соединенных единой канатной системой *

концевыми базовыми станциями на основе самоход- *

ных колесных или гусеничных шасси повышенной *

грузоподъемности и проходимости, являются пер- *

спективным видом подъемно-транспортной техни- *

ки, обеспечивающим оперативное развертывание *

необходимых технологических средств. В статье *

рассмотрены вопросы компоновки механизма уста- *

новки и фиксации концевой опоры с помощью скла- *

дывающейся штанги, состоящей из двух шарнирно- *

сочлененных звеньев. Разработана математическая *

модель, обеспечивающая требуемый нормативный *

вертикальный габарит самоходной базовой стан- *

ции мобильной канатной дороги с целью ее безопас- *

ного самостоятельного перемещения к месту раз- *

вертывания канатной дороги по автомобильным *

дорогам общего назначения. Выполнен анализ влия- *

ния нормативных габаритных требований, конст- *

руктивных размеров несущей рамы шасси и высоты *

концевой опоры на основные конструктивные раз- *

меры шарнирно-сочлененной складывающейся *

штанги в транспортном положении. Расчеты по- *

казали, что рассмотренная конструкция позволяет *

обеспечить нормативный вертикальный габарит *

базовой станции на 6-осном самоходном шасси при *

длине концевой опоры до 18 м. *

Ключевые слова: мобильная канатная дорога, *

самоходная машина, концевая опора, штанговый *

механизм, компоновка, геометрический анализ, * кинематический анализ.

*

Дата принятия к публикации: 26.03.2021 *

Дата публикации: 25.06.2021 *

Abstract. Mobile ropeways for carrying out loading and unloading and transport and transfer operations in previously unsettled or inaccessible areas, formed with the help of terminal base stations connected by a single rope system on the basis of self-propelled wheeled or tracked chassis of increased carrying capacity and crosscountry ability, are a promising type of lifting and transport equipment ensuring the prompt deployment of the necessary technological tools. The article deals with the layout of the mechanism for installing and fixing the end tower using a folding bar, consisting of two articulated links. A mathematical model has been developed that provides the required normative vertical dimension of a self-propelled base station of a mobile ropeway with the aim of its safe independent movement to the place of deployment of the ropeway along general roads. The analysis of the influence of standard dimensional requirements, design dimensions of the chassis carrying frame and the height of the end tower on the main design dimensions of the articulated folding rod in the transport position is carried out. Calculations have shown that the considered design makes it possible to provide the standard vertical dimension of a base station on a 6-axle self-propelled chassis with an end tower length of up to 18 m.

Keywords: mobile ropeway, self-propelled machine, end tower, rod mechanism, layout, geometric analysis, kinematic analysis.

Date of acceptance for publication: 26.03.2021

Date of publication: 25.06.2021

Сведения об авторах: {

Лагерев Александр Валерьевич - доктор тех- {

нических наук, профессор, заместитель директора {

по научной работе НИИ фундаментальных и при- {

кладных исследований ФГБОУ ВПО «Брянский го- {

сударственный университет имени академика И.Г. {

Петровского», e-mail: bsu-avl@yandex.ru. {

ORCID: 0000-0003-0380-5456 }

Таричко Вадим Игоревич - кандидат техниче- {

ских наук, заместитель генерального директора - {

главный конструктор АО «Брянский автомобильный {

завод», e-mail: 32.6909@mail.ru {

Лагерев Игорь Александрович - доктор тех- {

нических наук, доцент, проректор по инновацион- {

ной работе ФГБОУ ВПО «Брянский государствен- {

ный университет имени академика И.Г. Петровско- {

го», e-mail: lagerev-bgu@yandex.ru. {

ORCID: 0000-0002-0921-6831 }

Authors' information:

Alexander V. Lagerev - Doctor of Technical Sciences, Professor, Vice director of Research Institute of Fundamental and Applied Research, Academician I.G. Petrovskii Bryansk State University,

e-mail: bsu-avl@yandex.ru.

ORCID: 0000-0003-0380-5456

Vadim I. Tarichko - Candidate of Technical Sciences, Deputy general director - General designer, Bryansk Automobile Plant JSC, e-mail: 32.6909@mail.ru.

Igor A. Lagerev - Doctor of Technical Sciences, Assistant Professor, Vice rector for Innovations, Academician I.G. Petrovskii Bryansk State University,

e-mail: lagerev-bgu@yandex.ru. ORCID: 0000-0002-0921-6831

Благодарности

Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых-докторов наук №МД-422.2020.8

Acknowledgements

The study was supported by Presidential Grant for Governmental Support to Young Russian Scientists

No. №MD-422.2020.8

1. Введение

Как показывает анализ отечественных [14] и зарубежных [5-7] источников, канатные транспортные системы в виде стационарных подвесных или буксировочных канатных дорог получили широкое распространение для организации перевозки грузов и пассажиров в горной и труднодоступной местности, территориально распределенной урбанизированной среде. Это объясняется объективно присущими канатным системам уникальными функциональными и экономическими характеристиками [2, 3]. Для таких традиционных канатных дорог, тем не менее, характерны и существенные недостатки, ограничивающие их более широкое распространение и определяющую их функциональную нишу в сфере транспортно-логистических технологий [8, 9].

Для эксплуатирующихся в настоящее время подвесных канатных дорог характерна стационарность размещения опорных конструкций вдоль трассы канатной дороги [5, 10]. Эта конструктивная особенность несущих конструкций препятствует оперативной перестройке транспортной сети под изменяющиеся интересы пользователей или опе-

ративному переносу трассы канатной дороги на иное место эксплуатации. Также невозможно быстрое возведение стационарных конструкций и развертывание транспортно-перегрузочной канатной системы в труднодоступной и заранее не обустроенной местности, например, в условиях Арктики, или при необходимости скорого реагирования на события природного или техногенного характера в сложной оперативной обстановке (в условиях чрезвычайных ситуаций или военных конфликтов).

В сложившейся ситуации мобильные канатные дороги для проведения погрузочно-разгрузочных и транспортно-переправочных операций в заранее не обустроенных или труднодоступных местностях, формируемые с помощью соединенных единой канатной системой концевыми базовыми станциями на основе самоходных колесных или гусеничных шасси повышенной грузоподъемности и проходимости, являются перспективным видом подъемно-транспортной техники, обеспечивающим оперативное развертывание необходимых технологических средств [8, 9].

Высокая мобильность данного типа грузовых канатных транспортных систем обусловлена их размещением на специальных

многоосных шасси высокой грузоподъемности и проходимости базовых колесных или гусеничных машин многоцелевого назначения [11, 12]. Среди таких мобильных конструкций, которые в настоящее время представлены только самоходными трелевочными машинами для лесохозяйственных работ, имеются технические устройства, которые уже реализованы на практике и показали свою эффективность в процессе многолетней эксплуатации [13-15]. Еще большее число мобильных конструкций канатных дорог известны лишь в качестве технических предложений и патентов.

2. Исследуемая конструкция и постановка задачи

На рис. 1 и 2 показан общий вид исследуемой конструкции - конструкции штангового механизма установки и фиксации в рабочем положении концевой опоры, расположенного на несущей раме самоходной колесной машины, предназначенной для работы в составе мобильной канатной дороги. Исследуемая конструкция защищена патентом РФ [16]. Она является одним из конструктивных вариантов концевых базовых станций, предложенных в работе [8].

На рис. 1 и 2 цифровые обозначения соответствуют следующим элементам: 1 - несущая рама; 2 - самоходная концевая станция; 3 - надрамная конструкция; 4, 9, 12, 16, 21 - цилиндрический шарнир; 5 - концевая опора; 6, 10, 14 - проушина; 7, 11, 15, 19, 22 -шарнирный палец; 8 - подъемный гидроцилиндр; 13 - нижняя часть складывающейся штанги; 17 - верхняя часть складывающейся штанги; 18 - профилированная проушина; 20 - шток; 23 - канатный шкив; 24 - несуще-тяговый канат; 25 - транспортная стойка; 26 -выносная опора; 27 - анкерное устройство; 28 - кабина; 29 - стопорная пластина; 30 -сквозное окно для размещения складывающейся штанги (рис. 27, а); элемент I - механизм поворота канатного шкива.

Непосредственно на несущей раме колесного шасси монтируются конструктивные узлы и элементы механизма установки и фиксации концевой опоры в рабочем поло-

жении, включая саму концевую опору 5 и подъемный гидроцилиндр 8. Концевая опора является поддерживающей конструкцией для узлов механизма пространственной ориентации канатного шкива 23 и механизма движения несуще-тягового каната. Концевая опора и приводной гидроцилиндр кинематически связаны между собой с помощью шарнирно-сочлененной цилиндрическим шарниром 21 складывающейся штанги, состоящей из двух звеньев - нижней части 13 и верхней части 17. Механизм пространственной ориентации канатного шкива необходим для согласования взаимного расположения канатных шкивов сопряженных самоходных машин, установленных на разной высоте, и учета естественного провисания несуще-тягового каната [3]. Механизм движения несуще-тягового каната одной из мобильных установок обеспечивает маятниковое перемещение транспортируемых грузов вдоль трассы канатной дороги. Механизм натяжения несуще-тягового каната другой самоходной машины обеспечивает его оптимальное натяжение [17]. Указанные механизмы имеют частотно-регулируемый гидропривод [18, 19], работа которого осуществляется за счет отбора мощности штатного двигателя внутреннего сгорания самоходной машины.

К месту назначения самоходная колесная машина выдвигается, имея концевую опору в транспортном положении, как показано на рис. 1, а. При достижении места назначения машина ориентируется таким образом, чтобы ее продольная ось совпадала с продольной осью мобильной канатной дороги. Для обеспечения общей устойчивости в условиях действия значительных горизонтальных опрокидывающих нагрузок от силы натяжения несуще-тягового каната и транспортируемого груза [20] шасси выставляется на аутригеры, которые закрепляются на грунте с помощью дополнительных анкерных устройств. В их качестве могут быть использованы известные конструкции аутригеров с анкерными устройствами [21]. Концевая опора с помощью приводного гидроцилиндра поворачивается в вертикальной плоскости относительно цилиндрического шарнира В, занимая свое рабочее положение, как показа-

DOAJ

2' V 25' '11 45 18 '15 44

Рис. 1. Общий вид сбоку базовой станции с концевым расположением концевой опоры и складывающейся штангой и обозначением основных конструктивных элементов: а - транспортное положение концевой опоры; б - рабочее положение концевой опоры при yws < 0

Рис. 2. Общий вид сверху базовой станции с концевым расположением концевой опоры и складывающейся штангой в рабочем положении при > 0 в различных модификациях:

а - с одинарной складывающейся штангой и одинарным гидроцилиндром; б - с двумя складывающимися штангами и сдвоенными параллельно установленными и синхронно работающими гидроцилиндрами одинакового типоразмера

ГЛО Л I ткЕСТ0 о ° р Научно-технический вестник Брянского государственного университета, 2021, №2 _t.fi -ь: №аискпо-1еккп1екенк1у \estnikBryanskogogosudarstvennogo итуеюЫ&и, 2021, N0.2 _РО! 10.22281/2413-9920-2021-07-02-141-152

но на рис. 1, б. При установке концевой опоры необходимо обеспечить согласование взаимного расположения канатных шкивов сопрягаемых мобильных канатных комплексов, формирующих трассу подвесной канатной дороги на местности и объединяемых в единую канатную транспортную систему с помощью общего несуще-тягового каната [9].

Перевод концевой опоры из исходного транспортного положения (рис. 1, а) в рабочее положение (рис. 1, б) производится подъемным гидроцилиндром путем втягивания штока 20 во внутрь его корпуса. Шток перемещает цилиндрический шарнир 21 по направлению к кабине 28 самоходной концевой станции в продольной вертикальной плоскости, причем он совершает сложное плоскопараллельное движение - поступательное вдоль продольной оси подъемного гидроцилиндра и поворотное относительно шарнирного пальца 22. При этом происходит увеличение угла yJ (рис. 1, а) скрещивания продольных осей нижней и верхней частей складывающейся штанги. Нижняя часть складывающейся штанги воздействует на верхнюю часть, заставляя ее перемещаться вверх, одновременно поворачиваясь относительно шарнирного пальца 22 цилиндрического шарнира 21 в продольной вертикальной плоскости в противоположную сторону от кабины самоходной концевой станции. В свою очередь, верхняя часть складывающейся штанги воздействует на концевую опору 5 в месте присоединения цилиндрического шарнира 21, заставляя опору поворачиваться в продольной вертикальной плоскости относительно цилиндрического шарнира 4 и, таким образом, подниматься в требуемое рабочее положение (рис. 1, б). Рабочее положение концевой опоры достигается, когда продольные оси обеих частей складывающей штанги совместятся (т.е. когда угол у станет равным 180о). В этот момент перемещение штока прекращается вследствие срабатывания концевого выключателя, установленного на стопорной пластине 29. Всю эксплуатационную нагрузку воспринимает складывающаяся опора, работающая в условиях растяжения и обеспечивающая фиксацию концевой опоры в требуемом рабочем положении. По завершении

работы перевод концевой опоры из рабочего положения в транспортное положение производится в обратном порядке.

Таким образом, по сравнению с другими известными конструктивными вариантами концевых базовых станций [8] использование шарнирно-сочлененной складывающейся штанги позволяет обеспечить снижение массо-габаритных характеристик подъемного гидроцилиндра за счет уменьшения его необходимой длины и хода штока, а также освобождение подъемного гидроцилиндра от дополнительной функции по удержанию концевой опоры в требуемом рабочем положении в процессе эксплуатации мобильной канатной дороги.

При компоновке основного технологического оборудования на базовом колесном шасси необходимо обеспечить нормативный габарит приближения по высоте с целью безопасного проезда под мостовыми сооружениями и путепроводами при движении базовой станции по автомобильным дорогам общего пользования к месту дислокации. Нормативный габарит обеспечивается при выполнении условия

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Нтс < [Н], (1)

где Нтс- вертикальная координата наиболее высокой точки основного технологического оборудования на базовом шасси в транспортном положении (вертикальный габарит); [ Н ] = 4 м - нормативный габарит приближения по высоте с учетом требуемых зазоров, регламентируемый ГОСТ Р 52748-2007 [22].

Качественный анализ конструкции шар-нирно-сочлененной складывающейся штанги позволяет сделать вывод, что лимитирующий размер Нтс, позволяющий обеспечить

условие (1), зависит не только от размеров шасси и концевой опоры, но также от абсолютных значений длин и соотношения длин верхней и нижней части штанги и присоединительных размеров концов штанги к опоре и несущей раме шасси.

3. Математическая модель и ее анализ

Кинематическая схема механизма установки и фиксации концевой опоры со склады-

ГЛО Л I ткЕСТ0 о ° р Научно-технический вестник Брянского государственного университета, 2021, №2 _t.fi -ь: №аискпо-1еккп1екенк1у \estnikBryanskogogosudarstvennogo итуеюЫ&и, 2021, N0.2 _РО! 10.22281/2413-9920-2021-07-02-141-152

вающейся штангой для рассматриваемого варианта конструктивного исполнения базовой станции (рис. 1) в транспортном (исходном) и предельном рабочем (конечном) положениях концевой опоры приведена на рис. 3 [8].

Рис. 3. Кинематическая схема механизма установки и фиксации концевой опоры складывающейся штангой: а - транспортное (исходное) положение; б - предельное рабочее (конечное) положение

Ориентация продольной оси концевой опоры в вертикальной плоскости характеризуется следующими конструкционными параметрами, исходно задаваемыми перед проведением геометрического и силового расчета компоновки основного технологического оборудования на базовом колесном шасси:

- углом наклона продольной оси концевой опоры к плоскости несущей рамы базовой станции в транспортном положении у^;

- углом наклона продольной оси концевой опоры к перпендикуляру к поверхности грунта в предельном рабочем положении ут (для вариантов конструктивного исполнения базовой станции со складывающейся штангой предельное рабочее положение соответствует единственному рабочему положению, т.е. уК = ж/2 + ум,,);

- расстояниями между характерными точками i и ] кинематической схемы ¡^ .

При задании длин сопрягаемых частей складывающейся штанги ¡а и ¡ж необходимо исключить возможность их контактирования как с металлоконструкцией концевой опоры, так и надрамной конструкции, для чего в транспортном положении должно выполняться условие

> \-YcED ]тт ,

где [усш ]тЬ- угол, минимально допустимый

по условию расположения сопрягаемых частей складывающейся штанги в пространстве под концевой опорой.

Расчетная схема для разработки компоновки основного технологического оборудования, включающего складывающуюся штангу, на базовом колесном шасси в транспортном положении приведена на рис. 4.

I

К-—-ы

Рис. 4. Расчетная схема для компоновки основного технологического оборудования при установке концевой опоры с помощью складывающейся штанги в транспортном положении

При использовании при установке концевой опоры складывающейся штанги вертикальная координата наиболее высокой точки основного технологического оборудования базовой станции в транспортном положении (вертикальный габарит) Нтс может также определяться возвышением шарнирного узла соединения сопрягаемых частей штанги (рис. 4). Такая ситуация возможна, если длина нижней части штанги ¡JK превышает максимально допустимую величину ¡Жтах. Значение ¡ж ,тах совместно со значением координаты xJ центра J шарнирного узла соеди-

нения сопрягаемых частей штанги находится решением системы двух нелинейных урав-

нений вида

(- 4k)2 + ([H] - hlb - hof - dhj /2 - lKk )2 - l

2

lJK ,max

(^J - ^C,ts )2 + ([H] - К - hof - dhj /2 - yCtU )2 - (Lsh - ljK max)2 = 0

= 0

(2)

где hlb - высота рабочей плоскости несущей рамы шасси; hof - высота надрамной конструкции; dhj - габаритный размер шарнирного узла соединения сопрягаемых частей штанги; xC, yC - координаты центра шарнира C узла присоединения верхней части складывающейся штанги в транспортном положении (рис. 4); Lsh - длина складывающейся штанги в разложенном состоянии.

Размеры xC ts, yC,ts и Lsh, необходимые

для определения lJK,max, вычисляются с помощью следующих зависимостей:

xC,ts = lab - lBc cos yts - lCc sin yts;

yC,ts = lBb + lBc sin Yts - lCc cos Yts;

Lsh = lJK + lCJ = = [(lab - lak + lBc sin Yws - lCc COs Yws )2 +

3,7

)2 "Г.

5/ J

+ (1ВЬ - ¡Кк + ¡Во сое у^ + С зт у

Как пример, на рис. 5 приведены графики изменения максимально допустимой длины нижней части складывающейся штанги (/К,тах и относительной длины ¡ж,тах / Ь^ в зависимости от расстояния между шарнирами В и С ¡Вс и угла наклона концевой опоры длиной 10 м в рабочем положении ут. С увеличением угла ут, т.е. увеличением отклонения концевой опоры в сторону трассы канатной дороги, наблюдается практически линейный рост максимально допустимой длины нижней части складывающейся штанги ¡ж ,тах, что обусловлено необходимостью

увеличения длины складывающейся штанги в разложенном состоянии, соответствующем рабочему положению концевой опоры. Однако относительная длина ¡ж,тах/ Ь^ изменяется незначительно: интервал разброса ее значений Л((/к,тах/ Ьsh ) < 0,°3-

J

х 2,9

я

п П

2,5 ^0,55

^0,50

S

^ 0,45

I 0,40 а

g 0,35

о 0,30 -20

а)

2 ^¡Ф

1 ф

б) / 1

/4

/3

5 __ ____

10

20

-10 0

Угол yws (град)

Рис. 5. Влияние расстояния между шарнирами B и C lBc и угла наклона концевой опоры в

рабочем положении Yws на максимально допустимую длину нижней части штанги:

а - lJK,max; б - lJK,max/ Lsh (1 - lBc = 5 м;

2 - lBc=6 м; 3 - lBc=7 м; 4 - lBc=8 м;

5 - lBc = 9 м)

На рис. 6 в масштабе показано взаимное расположение в транспортном положении концевой опоры, складывающейся штанги и подъемного гидроцилиндра в случае лимитирования вертикального габарита базовой станции Hm с=[ H ] = 4 м положением шарнира J (при максимально допустимой длине нижней части складывающейся штанги lJK,max ). Расчеты показывают, что при изменении размеров lBc и Yws в практически важном диапазоне горизонтальная координата шарнира J изменяется сравнительно мало, например, для рассматриваемой конструкции базовой станции она лежит в диапазоне Axj < 0,9 м.

DOAJ

^////////////?ХЧ\\\\\\\\\\ЧЧ\У////////////Х\\\\\\Я\\\\\\\77///////////

Рис. 6. Конфигурация технологического оборудования в транспортном положении для случая лимитирования вертикального габарита базовой станции расположением шарнира J при длине концевой опоры 10 м: I - lBc = 5 м, yws = -10о; II - lBc = 9 м, yws = -10о;

III - lBc = 5 м, = 10о; IV -1вс = 9 м, = 10о

Длина нижней части складывающейся штанги ¡ лимитируется минимально допустимым значением ¡JK тЬ

¡JK > ¡JK ,тт>

которое определяется зависимостью:

Ьк,тт = 1 - [(¡«6 " ¡ак - ¡Вс ^ Уь - ¡Сс У и )2 +

+ (1въ - ¡Кк + ¡Вс ЭИ! У и - ¡Сс )]2 }.

Анализ системы уравнений (2) показывает, что значение максимально допустимой длины нижней части штанги ¡:1К тах и координаты xJ центра J шарнирного узла соединения

сопрягаемых частей штанги, удовлетворяющие условию (1), не зависят от длины концевой опоры. Очевидно, максимально возможная длина концевой опоры Н{,тах, которую

можно разместить на самоходном шасси базовой станции, определяется максимальным возвышением оголовка опоры (рис. 7).

Данный случай максимального возвышения оголовка концевой опоры рассмотрен в [8, 23]. Максимально возможная длина концевой опоры Н тах может быть достигнута при угле ее наклона в транспортном положении, равном у?т'п. Согласно [8] величина этого угла находится решением нелинейного уравнения вида

L

ь sin УГ

_B

2cos

' min + hlb + hof + lBb - Hcab = 0 '

где ¡саЪ - расстояние между задней стенкой кабины водителя и шарниром В крепления концевой опоры; В - высота поперечного сечения концевой опоры; НсаЪ - высота кабины водителя.

Рис. 7. Расчетная схема для определения максимально возможная длина концевой опоры, которую можно разместить на самоходном шасси базовой станции

Тогда максимально возможная длина концевой опоры Н{ ,тах определяется с помощью соотношения

H

[H] - 0,5Dp sin( уpt - у*in) - hlb - hof -1

lBb

У*

а максимально возможная высота расположения канатного шкива составляет

Нгр ,тах = + + ¡ВЪ + Нt ,тах >

где Dp - диаметр канатного шкива; ур( - угол

наклона канатного шкива к продольной оси концевой опоры в транспортном положении.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4. Заключение

Анализ представленной в данной статье математической модели расчета вертикального габарита базовых концевых станций мобильных канатных дорог на основе самоходных многоосных специальных шасси высокой грузоподъемности и проходимости с установленным на них основном технологическом оборудовании для установки и фиксации в рабочем положении концевой опоры при помощи шарнирно-сочлененной складывающейся штанги доказывает возможность разработки такой компоновки оборудования базовой станции в транспортном положении, которая бы позволяла ее самостоятельное перемещение по автомобильным дорогам общего назначения до места дислокации с учетом нормативных требований в части высотных приближений к объектам дорожной инфраструктуры, причем при этом концевая опора имеет практически значимую длину.

Например, 6-осные самоходные шасси могут укомплектовываться концевыми опорами длиной порядка 18 м, что позволяет в рабочем положении концевой опоры поднимать канатный шкив на высоту порядка 20 м, обеспечивая возможность транспортирования грузов на значительное расстояние исходя из естественного провисания несуще-тягового каната под нагрузкой и собственным погонным весом и разности высотных отметок установки сопряженных концевых базовых станций. Максимально возможная длина концевой опоры не зависит от конструктивных размеров верхней и нижней частей складывающейся штанги и ее присоединительных размеров, а лимитируется, главным образом, продольной длиной самоходного шасси. Таким образом, использование шасси с большим количеством осей позволяет устанавливать на них более высокие концевые опоры при использовании шарнирно-сочлененных штанг одинаковых размеров.

Список литературы

1. Канатная дорога [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Канатная_дорога (Дата обращения: 20.02.2021).

2. Короткий А.А., Маслов В.Б. О перспективах применения канатного транспорта // Безопасность труда в промышленности. 2005. №6. С.30-34.

3. Короткий А.А., Лагерев А.В., Месхи Б.Ч., Лагерев И.А., Панфилов А.В. Развитие транспортной инфраструктуры крупных городов и территорий на основе технологии канатного метро. Ростов-на-Дону: ДГТУ, 2017. 344 с. DOI: 10.5281/zenodo.1311913

4. Логвинов А.С., Короткий А.А. Пассажирские одноканатные дороги. Устройство и эксплуатация. Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2016. 210 с.

5. Scheingert Z. Aerial Ropeways and Funicular Railways. London, 1966. 555 p.

6. Vuchic V.R. Urban Transit Systems and Technology. NY: John Wiley & Sons, Inc., 2007. 614 p.

7. El-JouZou H. A Comparative Study of Aerial Ropeway Transit (ART) Systems. Ad-

References

1. Kanatnaya doroga [site]. Available at: https://ru.wikipedia.org/wiki/KaHaTHaa_gopora (accessed 03 Apr. 2021) (In Russian)

2. Korotkiy A.A., Maslov V.B. O perspektivakh primeneniya kanatnogo transporta. Bezopasnost truda v promyshlennosti, 2005, No.6, pp. 30-34. (In Russian)

3. Korotkiy A.A., Lagerev A.V., Meskhi B.Ch., Lagerev I.A., Panfilov A.V. Razvitie transportnoy infrastruktury krupnykh gorodov i territoriy na osnove tekhnologii kanatnogo metro [The development of transport infrastructure of large cities and territories on the basis of technology of passenger ropeways]. Rostov-na-Donu, DGTU, 2017. 344 p. DOI: 10.5281/zenodo.1311913 (In Russian)

4. Logvinov A.S., Korotkiy A.A. Passazhirskie odnokanatnye dorogi. Ustroystvo i ekspluatatsiya [Passenger ropeways with single rope. Device and operation]. Rostov-na-Donu, DGTU, 2016. 210 p. (In Russian)

5. Scheingert Z. Aerial Ropeways and Funicular Railways. London, 1966. 555 p.

6. Vuchic V.R. Urban Transit Systems and

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

Í

vantages and Possibilities // Master of Science in Urban Agglomerations Thesis, Frankfurt University of Applied Sciences. 2016. 210 p.

8. Лагерев А.В., Лагерев И.А., Таричко В.И. Конструкции и основы проектирования мобильных транспортно-перегрузочных канатных комплексов. Брянск: РИСО БГУ, 2020. 207 с.

9. Короткий А.А., Лагерев А.В., Месхи Б.Ч., Лагерев И.А., Панфилов А.В., Таричко В.И. Транспортно-логистические технологии и машины для цифровой урбанизированной среды. Ростов-на-Дону: ДГТУ, 2019. 268 с. DOI: 10.5281/zenodo.1311913

10. Дукельский А.И. Подвесные канатные дороги и кабельные краны. М. -Л.: Машиностроение, 1966. 484 с.

11. Кочнев Е.Д. Энциклопедия военных автомобилей 1769-2006. М.: За рулем, 2006. 640 с.

12. Белоусов Б.Н., Попов С.Д. Колесные транспортные средства особо большой грузоподъемности. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 728 с.

13. Special machines - Valentini Teleferiche. Available online: https://www. valentini-teleferiche.it/en/soluzioni/special-machines (accessed 03 Apr. 2021).

14. Канатная дорога LARIX 3T [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.slpkrtiny.cz/ru/eieel-lner-al-nleuiinnu/elni-l-errci/ elni-l-erric/larix-3t/ (дата обращения: 16.08.19).

15. Канатная дорога MOZ 300 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://docviewer. yandex. ru/view/91983459(D _Lite_13_1d_ page80_82. pdf) (дата обращения: 16.08.19).

16. Пат. 2004005 Рос. Федерация: МПК7 B61B 7/00, B61B 7/06, B66C 23/16. Самоходная концевая станция мобильной канатной дороги / Лагерев А.В., Лагерев И.А., Таричко В.И.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского». - № 2020141677; заявл. 16.12.20; опубл. 04.05.2021. Бюл. № 13.

17. Лагерев А.В., Лагерев И.А. Оптимизация шага установки промежуточных опорных конструкций вдоль линии канатно-

Technology. NY: John Wiley & Sons, Inc., 2007. 614 p.

7. El-JouZou H. A Comparative Study of Aerial Ropeway Transit (ART) Systems. Advantages and Possibilities. Master of Science in Urban Agglomerations Thesis, Frankfurt University of Applied Sciences. 2016. 210 p.

8. Lagerev A.V., Lagerev I.A., Tarichko V.I. Konstruktsii i osnovy proektirovaniya mobilnykh transportno-peregruzochnykh kanatnykh kompleksov [Structures and design fundamentals of mobile transport and transshipment rope complexes]. Bryansk, RISO BGU, 2020. 207 p. (In Russian)

9. Korotkiy A.A., Lagerev A.V., Meskhi B.Ch., Lagerev I.A., Panfilov A.V., Tarichko V.I. Transportno-logisticheskie tekhnologii i mashiny dlya tsifrovoy urbanizirovannoy sredy [Transport and logistics technologies and machines for the digital urban environment]. Rostov-on-Don, Don State Technical University, 2019. 268 p.

DOI: 10.5281/zenodo.3551132 (In Russian)

10. Dukelskiy A.I. Podvesnye kanatnye dorogi i kabelnye krany [Overhead cableways and cable cranes]. Moscow-Leningrad, Mashinostroenie, 1966. 484 p. (In Russian)

11. Kochnev E.D. Entsiklopediya voennykh avtomobiley 1769-2006 [Encyclopedia of Military Vehicles 1769-2006]. Moscow, OOO Knizhnoe izdatelstvo Za rulem, 2006. 640 p. (In Russian)

12. Belousov B.N., Popov S.D. Kolesnye transportnye sredstva osobo bolshoy gruzopodemnosti [Wheeled vehicles of extra heavy duty]. Moscow, Izdatelstvo MGTU imeni N.E. Baumana, 2006. 728 p. (In Russian)

13. Special machines - Valentini Teleferiche. Available online: https://www.valentini-teleferiche.it/en/ soluzioni/special-machines (accessed 03 Apr. 2021).

14. Kanatnaya doroga LARIX 3T [site]. Available at: http://www.slpkrtiny.cz/ru/eieel-lner-al-nleuiinnu/elni-l-errci/ elni-l-erric/larix-3t/ (accessed 03 Apr. 2021). (In Russian)

15. Kanatnaya doroga MOZ 300 [site]. Available at: https://docviewer.yandex .ru/vi ew/91983459(D _Lite_13_1d_ page80_82. pdf (accessed 03

Î

Î

Î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

î

го метро // Вестник Брянского государственного университета. 2014. № 4. С. 22-30.

18. Лагерев А.В., Таричко В.И., Лагерев И.А. Моделирование режимов работы гидроприводов с частотно-дроссельным регулированием мобильных транспортно-перегрузочных канатных комплексов // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2019. №4. С. 462-480. DOI: 10.22281/2413-9920-2019-0504-462-480

19. Лагерев А.В., Таричко В.И., Лагерев И.А. Работа гидроприводов с частотно-дроссельным регулированием мобильных канатных комплексов при последовательной установке дросселей // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2020. №1. С. 73-92. DOI: 10.22281/2413 -9920-2020-06-01 -73-92

20. Лагерев А.В., Таричко В.И., Солдат-ченков С.П. Обеспечение общей устойчивости базовых колесных станций мобильных канатных дорог // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2019. №2. С. 210-220. DOI: 10.22281/2413 -9920-2019-05-02-210-220

21. Лагерев И.А., Лагерев А.В. Современная теория манипуляционных систем мобильных многоцелевых транспортно-технологических машин и комплексов. Конструкции и условия эксплуатации. Брянск: РИО БГУ, 2018. 190 с. DOI: 10.5281/zenodo.1294622

22. ГОСТ Р 52748-2007. Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения. Введ. 2008-01-01. М.: Стандартинформ, 2008. 16 с.

23. Лагерев И.А., Таричко В.И., Лагерев А.В. Компоновка технологического оборудования на базовом шасси мобильного транспортно-перегрузочного канатного комплекса // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2020. №3. С. 388-403. DOI: 10.22281/24139920-2020-06-03-388-403

Apr. 2021). (In Russian)

16. Patent RU 204005, B61D 7/00, B61D 7/06, B66C 23/16. Samokhodnaya kontsevaya stantsiya mobilnoy kanatnoy dorogi [Self-propelled terminal station of the mobile ropeway]. Lagerev A.V., Lagerev I.A., Tarichko V.I. Declared 16.12.2020. Published 04.05.2021. (In Russian)

17. Lagerev A.V., Lagerev I.A. Optimizing the step of installation of intermediate tower structures along the ropeway line. Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta, 2014, No.4, pp. 22-30. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.1302237 (In Russian)

18. Lagerev A.V., Tarichko V.I., Lagerev I.A. Modeling operation modes of hydraulic drives with frequency-throttle regulation of mobile transport and overloading ropes complexes. Nauchno-tekhnicheskiy vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta,

2019, No.4, pp. 462-480. DOI: 10.22281/24139920-2019-05-04-462-480 (In Russian)

19. Lagerev A.V., Tarichko V.I., Lagerev I.A. The operation of hydraulic drives with frequency-throttle regulation for mobile rope complexes with the consistent installation of throttles. Nauchno-tekhnicheskiy vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta,

2020, No.1, pp. 73-92. DOI: 10.22281/24139920-2020-06-04-73-92 (In Russian)

20. Lagerev A.V., Tarichko V.I., Soldatchenkov S.P. General stability of a base vehicle of a mobile ropeway. Nauchno-tekhnicheskiy vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta, 2019, No.2, pp. 210-220. DOI: 10.22281/2413-9920-2019-0502-209-220 (In Russian)

21. Lagerev I.A., Lagerev A.V. Sovremennaya teoriya manipulatsionnykh system mobilnykh mnogotselevykh transportno-tekhnologicheskikh mashin i kompleksov. Konstruktsiya i usloviya ekspluatatsii [Modern theory of manipulation systems of mobile multi-purpose transport and technological machines and complexes. Design and operating conditions]. Bryansk, Academician I.G. Petrovskii Bryansk State University, 2018. 190 p. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.1294622 (In

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

î Russian)

î 22. GOST R 52748-2007 Automobile roads

î

J of the general using. Standard loads, loading

î systems and clearance approaches. Moscow,

î Standartinform, 2008. 16 p. (In Russian)

î 23. Lagerev A.V., Tarichko V.I., Lagerev

î I.A. Placement of technological equipment on

î the basic chassis of the mobile transportation

î and reloading rope complex. Nauchno-

î tekhnicheskiy vestnik Bryanskogo

î gosudarstvennogo universiteta, 2020, No.3, pp. 388-403. DOI: 10.22281/2413-9920-2020-0603-388-403 (In Russian)

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.