CC BY
16
3. ТЕХНОЛОГИ! ТА УСТАТКУВАННЯ Л1СОВИРОБНИЧОГО КОМПЛЕКСУ
УДК 634.0.3772 Проф. М.П. Мартинцш, д-р техн. наук;
Mazicmp Р.1. Турянський; доц. 1.Ф. Солтис, канд. фiз.-мат. наук -
НЛТУ Украти, м. Львiв
ВИБ1Р СХЕМИ ТА ОСНОВИ РОЗРАХУНКУ МОНТАЖНОГО МЕХАН1ЗМУ КАНАТНО1 Л1СОТРАНСПОРТНО1 УСТАНОВКИ
Розроблено схему мехашзму шдшмання штучно! щогли канатно! люотранспор-тно! установки. Визначено зусилля в основних елементах мехашзму. Запропоновано метод оцшювання напружено-деформованого стану елеменпв механiзму за допомо-гою системи Solid Works-2007 та пакету програм "MATHEMATICA FOR WINDOWS 2.2". Наведено результати розрахунку стрши механiзму пiдiймання.
Ключовг слова: монтажний мехашзм, щогла канатно! установки, розрахункова схема, зусилля в елементах мехашзму, напружено-деформований стан, основш пара-метри.
Монтаж канатних установок, особливо багатопрольотних, складна i вщповщальна операщя, яка значною мiрою визначае ефективнiсть роботи установки. Багато монтажних операцш мало мехашзоваш, що е одшею iз причин недостатнього порiвняно з потребами, використання канатних люотран-спортних установок пiд час освоення лiсiв зi складним рельефними умовами [1,2]. Монтаж канатних установок зводиться до розтягування несучого, тягового та вантажошдшмального канапв; встановлення та закршлення лебщки; оснащення та монтажу промiжних опор, щогл та якорiв для закрiплення несучого канату; навiшування вантажно! каретки. До монтажно-демонтажного обладнання входять: канатомонтажний барабан, на який ще на складi змоту-ють несучий канат з дерев'яно! котушки; самохiдна монтажна лебiдка, приводом яко! е бензиномоторна пилка, а основу становлять рама та барабан з ребордами, яю дають змогу використовувати його як ведуче колесо. Для крш-лення канатiв та розтяжок використовують швидкодiючi затискачi, перехiднi муфти та iн. [2, 3]. Найбшьш трудомiсткими е монтаж юнцевих та промiжних опор, !х оснащують робиники-верхолази. Оснащення та монтаж штучних опор - складна i трудомiстка операщя. Зараз шдшмання штучних опор здшснюють за допомогою тягачiв, тракторiв, мотолебщок, або ручних лебь док. Спещального обладнання для таких опор не розроблено. Тому розроб-лення ефективних механiзмiв для проведення монтажно-демонтажних робгг та обгрунтування !х основних параметрiв е актуальним завданням люопро-мислового комплексу, вирiшування якого дасть змогу тдвищити ефектив-нiсть канатних установок i розширити сфери !х використання.
Розрахунками основних елеменпв канатних систем займалось багато авторiв, найбiльш вiдомi роботи проф. Н.М. Бело!, А.С. Дукельського, М.П. Мартинщва, В.В. Скобея, М.Г. Адамовського та ш. [2, 4, 6, 7, 8, 9]. Роз-
Нащомальмий лкотехшчний унiверситет Укршми
робко обладнання для тдшмання висотних споруд займався проф. В.О. Ма-лащенко [10].
Шд час розроблення монтажного обладнання необхщно враховувати вимоги, що ставляться до монтажу та експлуатаци опор [12, 13].
Штучш опори можуть мати висоту понад 20 м., тому для 1х шдшман-ня потрiбно розробити спецiальний механiзм, основним елементом якого бу-де лебщка. Лебiдка може бути ручною, або використовувати привщ вiд бен-зомоторно! пилки чи iншого автономного двигуна. Приклади ручних лебщок показано на рис. 1. Таю лебщки можна використовувати для виконання ш-ших монтажних робiт.
Рис. 1. Схеми лебiдок для виконання монтажно-демонтажнихробт
Шд час тдшмання штучно! опори потрiбно дотримуватись певних ви-мог, як слугують початковими умовами для розроблення монтажного обладнання: опори повинш забезпечувати мщшсть, що вщповщае мiцностi здорового дерева дiаметром на висотi грудей не менше нiж 24 см; опору оснащу-ють засобами (костилями) для можливост перемiщення по нiй у вертикальному положенш та крiплення напрямних блоюв; п'ята опори закладаеться на глибину не менше тж 0,5 м; опору кршлять трьома розтяжками з боку, про-тилежного шдвшеному блоку, канатно-блочне обладнання на штучних опорах потрiбно монтувати на земль
Пiдвiснi канатнi установки повинш бути укомплектовав спещальни-ми монтажними мехатзмами. Основними елементами таких механiзмiв можуть бути: стрiла, полюпасти, з,еднувальнi канати, напрямнi блоки та лебщ-ка. На основi анашзу вiдомих конструкцiй пiдiймальних механiзмiв запропо-новано схему механiзму для тдшмання штучних щогол пiдвiсних канатних люотранспортних установок (рис. 2).
Рис. 2. Розрахункова схема мехатзму тд1ймання штучноТ щогли канатноТ лгсотранспортноТустановки: 1) стрта мехатзму; 2) рама мехатзму; 3) лебiдка; 4) полкпаст; 5) пiдiймальний канат; 6) напрямний блок; 7) стропи; 8) щогла; 9) нижня основа щогли; 10) розтяжки
Основш параметри мехашзму тдшмання можна визначити, скорис-тавшись рiвняннями рiвноваги статики, яю запишемо в такому виглядг
^ МА = 0; б • I-£ и • яд 0, • I — 0; Е У = 0; tKан • 8Ш «1 = Е3—1 Ь • э1п 01;
гкан • СОЭа
(1)
Е X = 0;-
= tn0л • 008 «3.
т П1П2
де: б - вага щогли; I - вщстань вщ центру ваги щогли до шаршру, вiдносно якого виконуеться пiдiймання; Ц - натяги строп; 01 - кути нахилу строп до горизонтально! осц I^ - вщдаль вiд точки крiплення строп до поворотного шаршру; , - кшьюсть строп, (приймають , = 3); ^ан - натяг тдшмального каната; а i а2 - кути нахилу вiток тдшмального каната до горизонту; 4ол -натяг вiтки полiспасту, що намотуеться на барабан лебiдки; а3 - кут ухилу вiтки полюпасту до горизонту; т - кратшсть полiспасту; п i ц2 - вщповщно коефiцiенти корисно! дi! напрямного блоку i полiспасту.
Пiд час розрахунку строп за граничним станом [14] можна прийняти Ь — t2 — tз, тодi:
Ь — -
^поп —
tкан 'СОЭ а.2
т пп2^оо8а3
(2)
(3)
Тодi крутний момент М кр, який повинна розвивати лебщка на бараба-нi визначають iз залежностi:
Нацюнальний лкотехшчний ушверситет Украши
(4)
де D6 - дiаметр робочого барабану лебщки.
Потужнiсть лебiдки N1 можна визначити за формулою:
(5)
Лпр.
де: т - кутова швидюсть барабану лебщки; ппр. - коефщент корисно! ди пе-редачi лебщки.
Для оцiнення мiцностi конструкцп мехашзму пiдiймання щогли вiн повинен бути статично зафжсованим з метою забезпечення можливосп пог-линання активного навантаження в умовах максимального його значення. Розрахунок та розроблення конструкцш можна виконати за допомогою сис-теми Solid Works - 2007 з використанням тдсистеми тривимiрного твердо-тiльного моделювання T-Flex CAD 3D, побудовано! на базi ядра Parasolid [15, 16]. За основу приймаемо стршу механiзму пiдiймання щогли. Розв'язування рiвнянь та математичнi розрахунки з врахуванням змiни крутного моменту, що виникае на барабан лебщки, можна виконати за допомогою пакету прог-рам "MATHEMATICA FOR WINDOWS 2.2". У нашому випадку до розрахун-ку тривимiрноl моделi мехашзму тдшмання щогли прикладено ... в'язей, що блокують можливiсть перемiщення та обертання осей X, Y, Z. B^i прикладе -нi до точки кршлення основи стрiли i точок кршлення рами механiзму.
Пiд час лшшного статичного розрахунку приймають лшшне стввщ-ношення мiж деформацiями i перемiщеннями всерединi елементу:
де q - вектор вузлових перемiщень. Шд час врахування нелшшно! поведiнки вираз для деформацп можна представити в такому виглядг
де к - елемент мехашзму тдшмання.
Ключовою умовою виконання вимог щодо статичного навантаження конструкцп е врахування динамiчностi, кд = 2.0. Запас мщносп забезпе-чуеться за межею текучостi матерiалу елементiв (Сталь 10), при цьому напру-ження не повиннi перевищувати 205 МПа.
Для прикладу виконано аналiз напружено-деформованого стану мехашзму пiдiймання за таких даних: вага щогли Q = 5 кН; l = 5 м; a = 0,6 м; b = 0,8 м; с = 0,5 м; H = 3,0 м; Д= 10°; ß2 = 200; а1 = 300; а2 = 450; а3 = 300; ®1 = 200; в2 = 300; в3 = 400 Bнaслiдок виконаних розрахунюв встановлено, що стiйки стрши мехaнiзму можуть бути виготовленi з кутника Z 40 х 40 х 3 -A = 2,35 см2; Ix = 3,55 см4; Wx = 1,22 см3.
Для задано! схеми монтажно-демонтажних мехaнiзмiв виконати aнaлiз напружено-деформованого стану його елеменпв можна методом кiнцевих елеменлв з використанням системи Solid Works - 2007 та тдсистеми T-Flex CAD 3D за допомогою пакету програм "MATHEMATICA FOR WINDOWS
{£} = [ B0][q},
{£} = ([ B,] + [ Bk-(q )])-{q},
2.2". Характер деформацп можна визначити, розробивши карту напружено-деформованого стану елементiв мехашзму.
Л1тература
1. Тиберш Ширя. Технолопя i машини люоачних робгг / Шюря Тиберш. - Льв1в : Вид-во "Трiада плюс", 2003. - 352 с.
2. Адамовський М.Г. Пщвюш канатнi лiсотранспортнi системи / М.Г. Адамовський, М.П. Мартинщв, Й.С. Бадера. - К. : Вид-во 1ЗМН, 1997. - 156 с.
3. Ливанов А.П. Эксплуатация горных лесов / А.П. Ливанов. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1983. - 224 с.
4. Белая Н.М. Канатные лесотранспортные установки / Н.М. Белая, А.Г. Прохоренко. -М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1964. - 299 с.
5. Мартинщв М.П. Розроблення схем та обгрунтування основних параметрiв промiжних опор, переносних шдвюних канатних установок / М.П. Мартинщв, Й.С. Бадера, 1.В. Би-чинюк // 8-ий Мiжнародний симпозiум украшських iнженерiв-механiкiв у Львовi : тези до-повiдей. - Львiв : Вид-во НУ "Львiвська полiтехнiка". - 2007. - 166 с.
6. Дукельський А.И. Подвесные канатные дороги и кабельные краны / А.И. Дукельсь-кий. - М.-Л. : Изд-во "Машыностроение", 1966. - 484 с.
7. Мартинщв М.П. Розрахунок основних елеменпв шдвюних канатних люотранспор-тних установок / М.П. Мартинщв. - К. : Вид-во "Ясмина", 1996. - 175 с.
8. Мартинщв М.П. Динамжа та надшнють шдвюних канатних систем / М.П. Мартинщв, Б.В. Сологуб, М.В. Матишин. - Львiв : Вид-во НУ "Львiвська полггехшка", 2011. - 188 с.
9. Скобей В.В. Статический расчет несущих канатов с большими провесами при одновременном воздействии распределенной и сосредоточенной нагрузок // Вопросы тросовой трелевки леса : труды ЦНИИМЭ. - Химки : Изд-во ХУШ. - 1960. - Вып. 2. - 44 с.
10. Калинин С.Г. Динамика механизмов при подъеме высотных сооружений / С.Г. Калинин, В.А. Малащенко. - Львов : Изд-во "Высш. шк.", 1981. - 108 с.
11. Малащенко В.О. Обгрунтування конструктивно-силових характеристик промiжних опор шдвюних транспортуючих систем / В.О. Малащенко, М.П. Мартинщв, 1.В. Бичинюк // Пщйомно-транспортна техшка : наук.-техн. та виробн.. журнал. - 2006. - № 1. - С. 1-9.
12. Салминен Э.О. Транспорт леса. - В 2-ух т. - Т. 1. Сухопутный транспорт : учебник [для студ. ВУЗов] / Э.О. Салминен, Г.Ф. Грехов, Н.А. Тюрин и др. / под ред. Э.О. Салминена.
- М. : Изд. центр "Академика", 2009. - 368 с.
13. ДСТУ 4254-4: 2002 "Лебщки трелювальш. Вимоги безпеки". [Електронний ресурс].
- Доступний з http://www.document.ua/lebidki-trelyuvalni.vimogi-bezpeki-gost-4254-4-2002-idt--std6489.html
14. Писаренко Г.С. Справочник по сопротивлению материалов / Г.С. Писаренко, А.П. Яковлев, В.В. Матвеев. - К. : Вид-во "Наук. думка", 1988. - 736 с.
15. Алямовський А. А. Solid Works / COSMOS Works. Инженерный анализ методом конечных элементов / А.А Алямовський. - М. : Изд-во ДКМ Пресс, 2004. - 432 с.
16. Дударева Н. Solid Works 2007 на примерах (+СЭ) / Н. Дударева, С. Загайко. - СПб. : Изд-во BHV, 2007. - 864 с.
Мартынцив М.П., Турянский Р.И., Солтыс И.Ф. Выбор схемы и основные расчеты монтажного механизма канатной лесотранспортной установки
Разработаны схема и основы расчета монтажного механизма канатной лесот-ранспортной установки. Определено усилие в основных элементах механизма при помощи системы Solid Works-2007 и пакета программ "MATHEMATICA FOR WINDOWS 2.2". Приведены результаты расчета стрелы механизма подъема.
Ключевые слова: монтажный механизм, мачта канатной установки, расчетная схема, усилия в элементах механизма, напряженно-деформированное состояние, основные параметры.
Martynziw M.P., Turianskyy R.I., Soltis I.F. Selection scheme and the basis of calculation mounting mechanism cable logging installation
Нацюнальний лкотехшчний унiверситет УкраУни
Development of the scheme and the basis of calculation of the mounting mechanism cable logging installation. Determined effort in key elements of the mechanism by means of Solid Works-2007, and the software package "MATHEMATICA FOR WINDOWS 2.2". The results of calculation boom hoist.
Keywords: mounting mechanism, mast cable installation, the design scheme, the efforts in the elements of the mechanism of the stress-strain state, the major parameters.
УДК 630*81 Доц. Т.В. Юськевич, канд. с.-г. наук - НЛТУ Украши, м. Льв1в;
О.В. Данчевська, менеджер з якостг - ПАТ "Миколагвцемент"
ТЕПЛОТВОРНА ЗДАТН1СТЬ ДЕРЕВИНИ, КОРИ, ХВО1 ТА ШИШОК 1НТРОДУКОВАНИХ ВИД1В СОСНИ
Наведено вагову теплотворну здатшсть деревини, кори, хво! та шишок штроду-кованих видiв роду Сосна (сосни Банкса, сосни Веймутова, сосни жорстко!, сосни чорно!), як зростають у люових насадженнях Захщного регюну Укра!ни. Встановле-но, що найвищою теплотворною здатшстю характеризуються шишки з дерев сосни Веймутова та кора й хвоя iз дерев сосни Банкса.
Ключовг слова: штродуковаш види сосни, теплотворна здатшсть, деревина, кора, хвоя, шишки.
У перюд зростання цш на природнш газ, нафту та вугшля - основне джерело теплово! енергп промисловосп, комунального господарства, приватного сектору - виникае нагальна потреба у використанш !! альтернативних джерел. Альтернативш джерела енергп - вщновлюваш джерела енергп (енер-пя сонячна, впрова, геотермальна, хвиль та припливiв, бiомаси, газу з орга-нiчних вiдходiв i каналiзацiйно-очисних станцш, бiогазiв), гiдроенергiя та вториннi енергетичш ресурси (доменний та коксiвний гази, газ метан дегаза-цп вугшьних родовищ, перетворення скидного енергопотенцiалу технолопч-них процесiв). Важливу роль вдаграе бiомаса - продукти, що складаються повнютю або частково з речовин рослинного походження. 1х можуть вико-ристати як паливо з метою перетворення енергп, що мютиться в них, а саме: рослинш вщходи сiльського i лiсового господарства, харчово! промисловосп, вибракуванi волокна пiд час виробництва пульпи й паперу з не!; кора дерев; деревш вщходи, за винятком деревини, яка може мютити галогеновi органiч-нi сполуки або важю метали внаслiдок оброблення або покриття деревини; будiвельне смггтя i матерiали вiд зносу споруд [8].
Загалом Укра!на iмпортуе близько 60 % енергоносilв. За мiжнародни-ми критерiями такий рiвень не вважаеться надмiрним. Однак джерелом отри-мання основних обсягiв енергоноспв е одна кра!на. Тому залежнють енерге-тики й економiки Укра!ни загалом вiд iмпортних поставок енергоноспв е кри-тичним. Таким чином, використання альтернативних джерел енергп, переду-им мiсцевих видiв палива (торф, деревина, солома, вщходи рослинного походження сшьського господарства i переробно! промисловосп), в паливно-енергетичних балансах регюшв е одним iз можливих ршень щодо пiдвищен-ня рiвня енергетично! безпеки Укра!ни. Згiдно з даними [12], енергетичний потенщал бюмаси в Украlнi становить понад 23 млн т умовного палива на рж, зокрема: енергетичш культури та вщходи деревини - 6,7; солома зерно-
