Підвищення надійності канатних лісотранспортних систем способом їх поелементного резервування Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 630*377.2 Проф. М.П. Мартинщв, д-р техн. наук;

acnip. 1.В. Бичинюк - НЛТУ Украти

П1ДВИЩЕННЯ НАД1ЙНОСТ1 КАНАТНИХ Л1СОТРАНСПОРТНИХ СИСТЕМ СПОСОБОМ IX ПОЕЛЕМЕНТНОГО РЕЗЕРВУВАННЯ

Запропоновано методику визначення показниюв надiйностi канатних установок, як складних систем, використовуючи метод поелементного резервування. Отри-мано залежностi для визначення iмовiрностi безвщмовно'1' роботи i наведено реко-мендацп для тдвищення надiйностi канатних лiсотранспортних систем.

Prof. M.P. Martynciv; doctorateI.V. Bychynyuk-NUFWTof Ukraine

Increase of reliability of the cable timbertransporting systems by the method of their memberwise reserving

The method of reliability indexes of ropes determination, as complex systems, using the method of the memberwise reserving is offered. Dependences for determination of probability of faultless work received and recommendations for the increase of reliability of the cable timbertransporting systems resulted are.

Шдшст канатш установки e найбшьш ефективним транспортним за-собом для освоения прських лшв. Вони забезпечують збереження екосисте-ми не тшьки в прських, а i прилеглих до них р1внинних репонах [1-4]. Ефек-тившсть використання таких установок значною м1рою визначаеться на-дшшстю роботи ix елеменпв i системи в цшому.

Вклад у формування показниюв надiйностi роботи канатних систем вносять ус стадн створення i експлуатацii машин. При побудовi методики розв'язання проблем надшност установок необxiдно у сукупностi використа-ти детермiнованi та iмовiрнiснi розрахунки, скориставшись фiзичними зако-номiрностями, як описують змiну початкових властивостей установки при зношуванн ix основних елеменпв.

Основним показником для оцiнки надшносп канатних установок можна прийняти iмовiрнiсть безвiдмовноi роботи P (t) [5, 6]. Значення P (t),

Науковий вкник, 2006, вип. 16.1

як будь-яко! ймовiрностi може знаходитися в межах 0 < Р (г ) < 1. Якщо позна-чити Р (г) iмовiрнiсть вiдмов, тодi:

Р(г) + Р(г) = 1. (1)

Ймовiрнiсть вiдмов i безвщмовно! роботи у функци щiльностi / (г) можна виразити вщомими залежностями, [7]:

Р (г ) = } / (г )Л, (2)

0

при г ^ю

Р (г ) = | / (г )Л = 1, (3)

0

тодi iмовiрнiсть безвщмовно! роботи буде дорiвнювати:

г ю

Р (г ) = 1 - Р (г ) = 1 / (г )л = | / (г . (4)

0 г

Показники безвiдмовностi роботи канатно! установки е комплексна величина i може бути визначена з залежностг

Р (г) = р (г) • Р2 (г) • Р3 (г) • Р4 (г) • Р5 (г ) = ДРг (г), (5)

¿=1

де Р1 (г); Р2 (г); Р3 (г); Р4 (г); Р5 (г) - вщповщно, показники безвщмовност приводу, вантажно! каретки, канатно! оснастки юнцевих та промiжних опор.

Пiдвищити надшшсть канатно! установки можна шляхом резервуван-ня !х основних елементiв.

Практика експлуатацп канатних лiсотранспортних установок показала, що несучий, тяговий та вантажошдшмальний канати пiсля перебазування установки практично бшьше не використовуються, тому що промiжнi опори на новому мющ не збiгаються з попередшми. Тяговий канат зношуеться в мюцях його крiплення затискачами, е значш пошкодження канатiв на юнце-вих опорах-мертвяках та башмаках промiжних опор. Тому доцшьно ставити питання про виготовлення спещальних недорогих канатiв, яю мають обмеже-ний термiн експлуатацп. Одним iз шляхiв пiдвищення ефективност роботи та надiйностi канатних е вдосконалення промiжних опор. Для юнуючих установок як промiжних опор використовуються ростучi дерева, ми пропонуемо штучш опори [3], геометричнi параметри яких можна вибрати залежно вщ умов експлуатацп та рельефу траси.

Для ощнки надiйностi канатно! установки, як складно! системи подано И у вигляд^ рис. 1.

Канатш люотранспортш установки е тимчасовими системами, яю часто перебазовуються на новi мiсця роботи, тому для них доцшьно проводити резервування опор, яю виготовляють пiд час монтажу установки ^ здебшь-шого, визначають !х надiйнiсть.

Рис. 1. Принципова схема роботи канатног л^отранспортног установки

(1 - резервування елемент1в)

Резервування опор забезпечуеться шляхом встановлення додаткових розтяжок. Навт при повному руйнуванш опори розтяжки сприймають ос-новне навантаження. Отже розтяжки промiжних опор виступають резервни-ми елементами системи, вони вмикаються в роботу тшьки тодi, коли вщмов-ляють основш i служать гарантом безпеки роботи складно! люотранспортно! системи. Для елеменпв з такими навантаженнями найбiльш характерний е експотенцiальний розподiл напрацювання до вщмови, коли А(/)< 0,1 [7]. Тодi ймовiрнiсть вщмови системи можна представити у виглядi залежностi:

р() =1Д г (').* П ДI1 - (')) =1Я А ■

п! 1=1 п! 1=1 п! 1=1

(6)

де А - штенсившсть вщмов ¿-го елемента.

Розтяжки е практично однаковими елементами, тому можна записати:

г (А ■ t))

г ^ ) =

(7)

П! П!

Надiйнiсть роботи промiжних опор залежить вiд iнтенсивностi вщмов як основного так i резервного елеменлв. Статистичне оброблення результатiв дослщжень показала, що довговiчнiсть основних елемент1в можна описати експоненцiальним розподiлом [5, 6]. У такому випадку можна записати:

^уковий iticiiiiK, 2006, вип. 16.1

R (t ) = exp

T

(8)

0 У

де: To =

Л

l+

(Л + Лр )

, Л - штенсившсть вщмов основного елементa;

Лр - iнтенсивнiсть вiдмов pезеpвного елеменга; t - сеpеднiй чaс pемонтy.

Пpи pозподiленомy pезеpвyвaннi всiх елеменпв кaнaтноï yстaновки iмовipнiсть безвiдмовноï pоботи системи склaде:

R (t ) = (( (t ))5 = [l - (F (t ))2 J = (l - 0,12 )5 = 0,95, (9)

де Rzp (t) = 1 - F (t) - iмовipнiсть безвщмовно!" pоботи гpyпи елеменпв.

Пpоте специфiкa стpyктypи кaнaтноï лiсотpaнспоpтноï yстaновки тaкa, що тiльки pезеpвyвaння опоp здiйснюeться зa paхyнок всгановлення додaтко-вих pозтяжок. Нaдiйнiсть кaнaтноï оснaстки, пpиводiв тa вaнтaжноï кapетки досягaeться зa paхyнок пpинципy шдлишковость Oцiнкa нaдiйностi зa ^ите-pieм мiцностi пpоводиться з допомогою допустимих т^ужет, зaпaсiв мщ-ностi тa ймовipностi pyйнyвaння.

Для aпpоксимaцiï ноpмaльним зaконом елементи знижено1' несно1' здaт-ностi зaдaються двомa нaвaнтaженнями. Для гаттно!" оснaстки це нaтяги га-нaтiв мaксимaльний - Tmax тa монтaжний - T0, для вaнтaжних кapеток нaвaн-тaження m колесa кapетки Vmax, Vmin, a для пpиводiв зшчення моментiв опо-py, що дшть нa бapaбaни лебiдки Mmax тa Mmin. У зaгaльномy виглядi позш-чимо мaксимaльне нaвaнтaження Hmax, a мiнiмaльне H - . Тодi зниження нес-

max min

но1' здaтностi окpемого елементу можнa пpедстaвити зaлежностями, [V]:

Hmax = тн + 3Sh = тн (1 + 3Vh ) , (10)

H min = тн + Sh = тн (1 + Vh ), (11)

де: тн - мaтемaтичне сподiвaння функци неpyйнyвaння; SH - сеpеднe квaд-paтичне вiдхилення функци неpyйнyвaння; VH - коефщент вapiaцiï функци неpyйнyвaння.

Ймовipнiсть неpyйнyвaння кaнaтноï yстaновки повиннa зтаходитися в ме-

жaх:

R ( G > H max ) = 0,45...0,6; R ( G > Hmm ) = 0,95...0,99 ^affrani up тa up , можш знaйти зa тaблицями, що вщповдають

max min

зaдaним ймовipностям [V], тодi стaтичнy модель несно1' здaтностi можнa пpедстaвити у виглядi гpaфiкa pис. 2.

^и вiдомих пapaметpaх pозподiлy, ймовipнiсть не pyйнyвaння кaнaтноï системи можга визнaчити зaлежно вiд квaнтиля, який визнaчaeться зa фоpмyлою:

n -1

up=~

(Vg • n)) + Vh2

(11)

- m

де n

G

m

H

H — H

тт min max

mG = H_____

V - up

rmin г max

u.

, Vg =

H — H

min max

H ■ up

max Pm

H min ■ UPm

(13)

Рис. 2. Статична модель "навантаження — несуча здатшсть " канатног

л^отранспортноХ установки

При наявност статистичних даних про роботу канатних установок у виробничих умовах, користуючись наведеною методикою, можна оцшити !х надiйнiсть i виршити питання доцiльностi резервування окремих елемеш!в. Пiдвищити надiйнiсть канатно! установки можна правильним вибором запа-сiв мщност канатно! оснастки (для несучих n = 2,0; тягових n = 3,0), вико-ристанням принципу надлишковост для вантажних кареток i приводiв, а та-кож резервуванням щогл i промiжних опор за рахунок розтяжок.

Лггература

1. Шкчря Т.М. Технология i машини люоачних робгг. - Льв1в: Тр1ада плюс, 2003. -

346 с.

2. Адамовський М.Г., Мартинщв М.П., Бадера Й.С. Пщвюш канатнi лiсотранспортнi системи. - Львiв: 1ЗМН, 1997. - 156 с.

3. Занегин Л.А., Воскобойников И.В., Еремеев Н.С. Машины и механизмы для канатной трелевки. Часть I; II. - М.: МГУ леса, 2004. - 446 с.; 418 с.

4. Samset. Winch and Gable Systems. Martinus Nijhoff/ Dr. W. Junk Publishers Dordrecht, 1985. - 539 s.

5. Редькин А.К. Основы моделирования и оптимизации процессов лесозаготовок. - М.: Лесн. пром-сть, 1988. - 256 с.

6. Белая Н.М., Адамовский Н.Г., Матвеев Э.Н. Вероятностный метод оценки надёжности канатов подвесных лесотранспортных установок// Лесной журнал. Изв. Вузов,

1987, № 1. - С. 28-32.

7. Решетов Д.Н., Иванов А.С., Фадеев В.З. Надёжность машин. - М.: Высш. шк.,

1988. - 238 с.