CC BY
13
3. ТЕХНОЛОГ1Я ТА УСТАТКУВАННЯ Л1СОВИРОБНИЧОГО КОМПЛЕКСУ
УДК 634.037.2 Проф. М.П. Мартинщв, д-р техн. наук -
НЛТУ Украти, м. Львiв; тж. 1.С. Дерефтка - НУ "Львiвська полтехшка"
РОЗРАХУНОК ТЯГОВО-НЕСНИХ КАНАТ1В ТРЕЛЮВАЛЬНИХ Л1СОТРАНСПОРТНИХ УСТАНОВОК
Отримано залежносп дая визначення зусиль i деформацiй тягово-несного каната люотранспортних установок iз врахуванням динамiчних навантажень. Для врахування сил шердн, що виникають пiд час роботи установки, запропоновано ршняння руху сис-теми в частинних похiдних. Отримано залежност для визначення ампл^удно-частот-них характеристик рухомого каната. Побудовано графики для вибору потужност привода залежно вiд основних параметров установки.
Ключовi слова: рухомий тягово-несний канат, натяги холосто! та робочо! вiток, монтажний натяг, пружнi деформадн, основнi параметри, потужнiсть привода.
Згiдно з прийнятими законодавчими актами Украши, необидно знизити iнтенсивнiсть лiсокористування, зменшити розмiри тсосгки, а в гiрських умо-вах суцшьш рубання замiнити на групово-вибiрковi [1-5].
Для механiзацií лiсозаготiвель за вказаних вимог необидно створювати нову лкозагопвельну технiку. Збереження пiдросту та Грунтового покриву за обмежених розмiрiв лiсосiк можна досягнути при використанш нових типiв лi-сотранспортних установок з тягово-несним канатом, схеми яких розроблено на кафедрi прикладно1 механiки НЛТУ Украши, а новизна шдтверджена ввдповщ-ними охоронними документами [6-8].
Основним елементом таких установок е тягово-несний канат, надiйнiсть роботи якого переважно, визначае надшшсть та ефектившсть роботи установки загалом [9, 10]. Розрахункова схема тягово-несного каната показана на рис. 1. Натяг тягово-несного каната забезпечуеться рухом транспортного засобу (трактором або лебвдкою), на базi якого змонтовано приввд установки.
Монтажний натяг каната вибирають iз умови забезпечення зчеплення канату з приводним блоком. Тобто натяг в набтаючш i збiгаючiй вiтках каната повинен задовольняти умову Ейлера [11]:
Тнаб Тзб
< ema
(1)
де: Тнавг Тзб - вiдповiдно натяги в набтаючш та збiгаючiй вггках каната; а - кут огинання канатом ведучого блоку; ц - коефщент тертя каната та блоку.
Привщ канатно! установки знаходиться бшя нижньо! щогли, тому ван-таж транспортуеться вниз, тобто:
д-Ь
Тзб = То + -
(2)
cosa
де: Т0 -монтажний натяг каната; q - вага погонного метра каната; L - горизонтальна проекщя хорди прогону; а - кут ухилу хорди прогону до горизонту.
Ввдповщно:
= 2- МКр
Т над = ,>
D -¡X
IQ,
sm a¡+-
L - foí
8- f cos2a
1 " q +11Q,
¡i i=1
(3)
де: Мкр - крутний момент на ведучому шшвц D - д1аметр штва; ¡ - коефщент корисно! дй' привода; X- коефщент, що характеризуе втрати в1д жорсткосп каната внаслщок його наб1гання на шшв, [10]; Q - вага вантажш, що транспорту -ються установкою; ¡, - ввддаль м1ж точками шдвкки вантаж1в; fon - коефщент опору рухов1 вантаж1в (залежить вщ типу транспортування, у шдвшеному чи натвтдвшеному сташ); f - стршка провисання каната.
Величину монтажного натяга i стршку провисання каната можна визна-чити, розв'язавши р1вняння ланцюгово! лшп, що описуе роботу каната, як гнуч-ко! пружно! нитки, що волод1е певною жорсткктю [10].
Ршняння можна представити в такому виглядг
У К = Си- ch- Хк - Съ - Сз,, C1i
(4)
де: хк, ук - координати граничних точок (к=А, В, С); /=1,2... .(и-1) - номери вггок каната; Ci ,, С2 , С3,, - параметричш коефщенти ланцюгово! лши.
Використавши зв'язок м1ж параметричними коефщентами ланцюгово! лши i виразивши, в1дпов1дно, С1 ,, С2 , через С11, С22, шсля певних перетворень отримаемо:
С11 -q- sh
ХС - ХА
2- С1
+ arsh -
УС - УА
+sh
Хв - ХС
2-С1
+ arsh - -
2С11 - sh
Ув - УС
ХС - ХА
2-С1
2С11 - sh
У в - УС
2- Си
(5)
= Q (t)
де q - вага погонного метра каната.
i=1
+
Користуючись методом безпосередшх наближень, з рiвняння (5) можна визначити коефщкнт Си.
Q(t) + 0.5 • q • L
Си • q = H =
(Ув - Ус) (УС - Ув)''
(6)
(хв - Хс) (хс - Ха) де: Н - горизонтальна складова натягу каната; Ь - довжина каната. У першому наближеннi можна прийняти:
Ь = ^ (хс - ха)2 + (ус - у а )2 (хв - хс)2 + (у в - ус )2 ,
(7)
тодi натяг канату в точцi В, який буде максимальним можна знайти з ршняння:
Тв = Си 2 • q • ch
хв - xc 2 • Си 2
+ arsccos •
У в - Ус
2 • С12 • ch • -
хв - хс
(8)
2 • С12
Знаючи максимальний натяг Ттах з умови мщносп можна визначити не-обхадне розривне зусилля каната Тр i пвдбрати його дiаметр, [9]:
Тр > Тмах • п, (9)
де п - коефщкнт запасу мщносп.
Максимальний натяг Ттах необхщно визначити з врахуванням динамiч-них навантажень.
Для забезпечення натягу Ттах при задашй стрiлцi провисання каната:
f = У в - УС у f = ~2--УС
(10)
також необидно правильно вибрати монтажний натяг.
Горизонтальну складову монтажного натягу визначають з залежностi.
[10]:
д •( хс - хв)_
Но = -
2 • arth •
q • l
(11)
cosa[2 • То - q • (ус - Ув]
Знаючи, що H0=Cuq, з рiвняння (11) отримаемо:
2arth-
q • L • -
2 • Тов - q (Ув - УА)
= 2 • Ш0
11,21 — | -(ув -УА)2 Хв - ХА
- 0, 2
-1 ,
(12)
де: I - довжина прольоту установки; а - кут нахилу хорди прольоту до горизонту.
З рiвняння (11) методом безпосередшх наближень, з використанням прикладно1 програми ТиКБО-БЛ81С можна знайти монтажний натяг ТОВ.
Для врахування сил iнерцií, що виникають шд час роботи тягово-несно-го канату, запишемо рiвняння руху в наступному виглядi [7,8]:
V2 -2х -2х
=0, (=!,2,...п), (13)
1
cos«
де: xt - поступальне перемщення деякого поперечного перерву в1тки канату; Vi - швидккть поширення хвил1 пружних деформацш; £ - ввдносна поздовжня
координата, ||x = х| ; t - час; n - число вантаж1в на впщ каната.
Швидк1'сть поширення пружних деформацш можна визначити з залеж-носп [8]:
V, = sqrt (pJ, (14)
де: Ек - модуль пружносп матер1алу каната; р - густина матер1алу каната. Розв'язки ршняння (12) можна знайти в такому виглядг
Ui = Uj(£)■ cos wt, (i = 1,2,..n), (15)
де: Ut - амплиуда функцц перемщень x,; w- циклчна частота коливань.
Тод динам1чну складову натягу каната в довшьному поперечному пере-р1з1 можна знайти з залежностг
T = Ек ■ At ^à, (16)
ox,
де Ак - площа металевого перер1зу канату.
Для визначення функцш перемщення робочо! та холосто!' вггок U прийнято таю граничш умови:
U1 ( 0)= U 2 (¡2 ) ; U1(h)= U 2 ( 0);
Ek.^kl^l -i-dUH 0 = Ek-|Ï4 . (17)
OX\ x1 = 0 g ot j = 0 OX2 x2 = ¡2
Анал1з наведених результапв дасть змогу визначити амплиуди i частоти коливань тягово-несного каната i вибрати параметри, за яких унеможлив-люеться виникнення резонансу в процесi роботи. Визначивши натяг тягово-нес-ного каната, можна знайти величину обертового моменту на приводному шкш, а, вiдповiдно, вибрати тип i потужшсть привода установки:
K3- Mon ■ w ,, —
Nde =~^-,(квт), (17)
1000 ■ hnp
де: Кз - коефiцieнт запасу потужностi; Моп - опорний момент, що виникае на привiдному шкiвi; w- кутова швидккть ведучого шюва; hnP - к.к.д. привода.
Опорний момент та кутову швидкiсть можна визначити, вiдповiдно, за формулами:
(Т„аб - Тзб)-D 2 ■V Моп = у —, w = —^~, де - D дiаметр шк1ва.
Наведенi рiвняння можна розв'язати числовими методами, використову-ючи пакети прикладних програм "Mathematica for Windows".
На рис. 2 наведено графжи для визначення потужносп привода залежно вiд основних параметров установки. Графши побудовано для випадку: L=300 м;
f 1
канат ГОСТ 2688; 4=210 мм; авр=1И0 МПа; f = ^ ; Do6=0,5 м; L,=20 м.
Рис. 2. Графти залежност потужностi привода eid ваги вантажу i we^Koemi руху каната: 1) V=0,5 м/c; 2) V=1,0 м/c; 3) V=2,0 м/c; 4) V=2,5 м/c; 5) V=3,0 м/c
1з графшв видно, що у pa3i використання базових машин як приводив МТЗ - 100 i Т - 150, потужнкть яких становить, вiдповiдно, 70 та 110 кВт, швидккть руху тягово-несного каната повинна становити V<3 м/с за наванта-жень, що, вщповщно, становлять Qi=2,0 кН та 3,5 кН.
Використовуючи нaведенi зaлежностi, можна ощнити напружено-дефор-мований стан окремих елементiв установки та визначити !х параметри з умови мiцностi i жорсткостi.
Лiтература
1. Закон Украши "Про мораторш на проведення сущльних рубок на прських схилах в яли-цево-букових люах Карпатського репону" 10.02.2000 р., № 1436-Ш.И // Вадомост1 Верховно! ради Украши. - 2000. - № 8. - С. 221-236.
2. Правила рубань в прських люах Укра!нських Карпат. - К. : Держкомггет люового госпо-дарства, 2003. - 24 с.
3. Про затвердження "Правил рубок головного користування в прських умовах Карпат" / Постанова Кабшету Мш1стр1в Укра!ни вщ 22.10.2008 р., № 929 И // Урядовий кур'ер. - 12 листопада 2008 р.
4. Рамкова конвенщя про охорону та сталий розвиток Карпат / Ратифжована Законом Ук-ра!ни вщ 07.04.2004 р., № 1672-IV. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://Zakon.rada. gov.ua/cgi-bin/laros/main/cgi/
5. Про забезпечення виконання м1жнародних зобов'язань Укра!ни за Рамковою конвенщею ООН про змшу кл1мату та Кютським протоколом до не! // Постанова Кабшету Мш1стр1в Украши вщ 17 квггня 2008 р., № 392. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://Zakon.rada.gov.ua.
6. Мартинщв М.П. Канатна установка з дистанцшним керуванням / М.П. Мартинщв, В.М. Мартинщв, В В. Бариляк, 1.М. Рудько // Патент Укра!ни № 2289, В 61 В 12/02.
7. Бариляк Й.С. Канатна установка / Й.С. Бариляк, В.В. Бариляк, О.В. Боратинський // Дек-ларащйний патент Укра!'ни № 2005 05331 7В 61 В 12/02.
8. Бариляк Й.С. Канатна установка / Й.С. Бариляк, В.В. Бариляк, О.В. Боратинський // Дек-ларащйний патент Укра!ни № 2006 02209 В 61 В 12/02.
9. Адамовський М.Г. Щцвюш канатш люотранспортш системи / М.Г. Адамовський М.П. Мартинщв, Й.С. Бадера. - К. : Вид-во 1ЗМН, 1997. - 156 с.
10. Мартинщв М.П. Розрахунок основних елеменпв тдвюних канатних люотранспортних установок / М.П. Мартинщв. - К. : Вид-во "Ясмина", 1996. - 175 с.
11. Иванченко Ф.К. Расчёты грузоподъемных и транспортирующих машин / Ф.К. Иванченко, Ф.С. Бондарев, Н.П. Колесник, В.Я. Барабанов. - К. : Изд-во "Вища шк.", 1975. - 517 с.
Мартынцив М.П., Дерефинка И. С. Расчет тягово-несущих канатов трелевочных лесотранспортных установок
Получены зависимости для определения усилий и деформаций тягово-несущего каната лесотранспортных установок с учетом динамических нагрузок. Для учета сил инерции, возникающих при работе установки, предложено уравнение движения системы в частных производных. Получены зависимости для определения амплитудно-частотных характеристик подвижного каната. Построены графики для выбора мощности привода в зависимости от основных параметров установки.
Ключевые слова: подвижный тягово-несущий канат, натяжения холостой и рабочей веток, монтажное натяжение, упругие деформации, основные параметры, мощность привода.
Martynciv M.P., Derefinka I.S. Calculation of hauling-bearings ropes of gravity forestry transports options
Dependences are got for determination of efforts and deformations of hauling-bearing rope of forestry transports options taking into account the dynamic loadings. For the account of forces of inertia, arising up during work of setting equalization of motion of the system is offered in partials. Dependences are got for determination peak - frequency descriptions of mobile rope. The graphs are built for the choice of power of drive depending on the basic parameters of setting.
Keywords: rolling hauling-bearing rope, tension blank and working legs, mounting tension, elastic deformation, the basic parameters, power drive.
УДК 535.343.2 Проф. З.П. Чорнш, д-р фЬз.-мат. наук; ст. викл. 1.Б. Шрко;
доц. В.М. Салапак, канд. фЬ.-мат. наук; асист. М.В. Дячук -
НЛТУ Украти, м. Львiв
К1НЕТИКА НАРОСТАННЯ ЦЕНТР1В ЗАБАРВЛЕННЯ В ЮННИХ КРИСТАЛАХ. II. ГЕНЕРАЦ1Я Ма+- ЦЕНТР1В
Розраховано юнетику наростання концентрацн МА+-центр1в забарвлення у процес опромшення кристал1в флюоржпв юшзуючою рад1ащею за юмнатно! температури. Цю методику розрахунку можна застосувати для кристал1в, що мютять дефекти дипольного типу, а також електронейтральш та заряджеш точков1 структуры дефекти. У рамках ще! методики отримано ращацшш параметри МА -центр1в забарвлення в юнних крис-талах галогенщв двовалентних метал1в.
Ключовi слова: кристали, центри забарвлення, рад1ацш.
Вступ. Пiд дiею юшзуючо! радiацií в iонних кристалах утворюються ра-дiацiйнi дефекти, якi поглинають свiтло у видимiй областi спектра - центри забарвлення. 1з збшьшенням дози опромiнення концентрацiя цен^в забарвлення зростае i за великих доз радiацií досягае насичення. Юнетику утворення центрiв забарвлення визначае сшвввдношення мiж ймовiрнiстю утворення w1 центра забарвлення у разi потрапляння на кристал кванта радiацií та ймовiрнiстю його висвiтлення w2. У робоп [1] описано методику розрахунку кшетики криво! наростання цен^в забарвлення в процесi опромiнення кристала. У цiй роботi за методикою [1] розраховано кривi наростання концентрацп МА+-центрiв в кристалах зi структурою флюорита, легованих лужними металами.
1. Механiзм генерацп МА+-цен^в забарвлення
Зпдно з роботами [2-4], генеращя МАцентрш у кристалах флюоритiв пропкае за такою схемою:
