CC BY
12
УДК 630.377.21 Проф. М.П. Мартинщв, д-р техн. наук;
доц. Й.Л. Ацбергер; 1.В. Бичинюк - УкрДЛТУ
ВИЗНАЧЕННЯ ДОВГОВ1ЧНОСТ1 КАНАТ1В П1ДВ1СНИХ Л1СОТРАНСПОРТНИХ УСТАНОВОК
Отримано вирази для визначення довговiчностi канат1в пiдвiсних дюотранспор-тних установок залежно вщ ix основних параметрiв та режимiв експлуатацн, як1 да-дуть можливiсть оцiнити потребу в канатах та об'ем деревини, який може бути виве-зений установкою.
Prof. M.P. Martynciv; doc. Yo.L. Acberger; eng. I.V. Bychynyuk - USUFWT
Determination of longevity of ropes of the suspended timbertpansporting plants
There are got expressions for ropes longevity determination of the suspended tim-bertransporting plants depending on their basic parameters and exploitations, modes that will enable to estimate a necessity in ropes and volume of wood, which can be taken out by plant.
Шдвюш канатш люотранспортш установки широко використовуються для освоения прських лшв в уЫх крашах свггу [1-3]. Канати е ix основним елементом. Вони становлять понад 50 % вартост всiеi установки i, в основному, визначають надшшсть та безпеку ii роботи. За перюд експлуатацн установки канати замшюються 5-10 разiв, тому шдвищення ix довговiчностi значно збшьшить ефективнiсть використання установки.
Канатне оснащення включае в себе несучi, тяговi та допомiжнi канати. Допомiжнi канати використовують для влаштування розтяжок, чокерiв, крш-лення блокiв, лебiдки та ш. Вони не е визначальними в оцiнцi працездатностi i вартост установки. Тому важливо встановити довговiчнiсть несучих, тяго-вих i вантажошдшмальних канатiв, якi е основою шдвюно1" лiсотранспортноi установки.
При проектуваннi та експлуатацн канатних систем канат вибираеться з умови мщност за допустимими навантаженнями, прийнявши коефщент запасу мщност для несучих канатiв n=1.8-2.2, для тягових i вантажотдшмаль-
них n=3.0 [2, 4]. Однак, як показали 6araTOpi4Hi дослiдження виконанi кафедрою прикладно! механiки Укра!нського державного люотехшчного ушверси-тету, довговiчнiсть несучих каната, крiм запасу мiцностi, визначаеться !х типом, спiввiдношенням T/V (T - натяг несучого канату, V - навантаження на колесо каретки), радiусом виточки ободу колю, матерiалом колю та ш. За-лежно вщ умов роботи довговiчнiсть несучих каната може бути вiд декшь-кох мiсяцiв до двох роюв. У лiсовiй промисловостi, на жаль, не ведеться обль ку витрат канатiв для оснащення пiдвiсних люотранспортних установок. Кафедра прикладно! мехашки в 70-их роках запровадила паспортизацш установок i обстеження !х роботи [5], однак такi дослiдження бiльше не повторюва-лися. Наявш данi про закономiрностi зношування не е вичерпними, але вони дають змогу обгрунтувати основнi параметри установок [2, 6]. Оброблення результата дослщжень, виконаних проф. Н.М. Белою i доц. А.Г. Прохоренко [6], дали змогу встановити, що довговiчнiсть несучих каната можна вирази-ти емшричною залежнiстю:
1Н = (14,9 + 9,2m) • (T / V)21 (кН-цикл), (1)
де m - кшьюсть колiс вантажно! каретки. Залежшсть справедлива при запасi мiцностi n=2.0 для канатiв ГОСТ-3077.
Однак дослщження впливу окремих факторiв на зношування каната виконувалися на пробiжних машинах, а робота каната у виробничих умовах значно вiдрiзняеться. Надмiрне зношування каната спостер^аеться в зонi опорного башмака [7, 8]. Тому вплив виробничих факторiв на довговiчнiсть каната доцшьно враховувати введенням вiдповiдних параметрiв, що характе-ризують виробничi умови. Залежшсть (1) можна записати у виглядг
Тн = A • (14,9 + 9,2m) • (T / Vf (кН-цикл), (2)
де А - коефщент, що враховуе умови експлуатаци несучого канату.
Для визначення коефщенту А можна запропонувати розгорнуту залежшсть у виглядг
A = k1 • k2 • к3 • k4, (3)
де: к1 - коефiцiент, що враховуе зменшення довговiчностi канату при наяв-ностi промiжних опор; к2 - коефiцiент, що враховуе змшу температури; к3 -коефiцiент, що враховуе зниження довговiчностi канату, викликане змiною його натягу при рус вантажно! каретки; к4 - коефщент зниження довговiч-ностi за рахунок старшня i корози.
Обробка даних, отриманих доц. М.В. Матишиним [8], дала змогу встановити залежшсть коефщенту к1 вiд кута пiдходу канату до башмака промiжно! опори - а . Емшричну формулу можна записати:
к=а»> (4)
де а - кут мiж хордою прольоту i напрямом несучого канату при тдхода до башмака, град. (змшюеться в межах 50 < а < 200).
48
Збiрник науково-техшчних праць
Науковий вкник, 2005, вип. 15.2
Аналiз статистичних дослiджень i результатiв, наведених у робот [5], показав, що при зниженнi температури, за рахунок замерзання змазки i на-мерзання льоду на канат, його довговiчнiсть збшьшуеться. Тому можна прийняти: при ¿з > 40С к2 = 1,0; при ¿3 < 40С, к2 = 1,1.
При рус вантажно! каретки натяг несучого канату змшюеться вiд монтажного - Т0 (каретка знаходиться на промiжнiй опор^ до максимального -Тшах (каретка знаходиться на середиш прольоту). Змша натягу вiдповiдно приводить до змши величини напружень. Спiввiдношення мiж Т0 i ТШах зале-жить вщ геометричних параметрiв установки i визначаеться кубiчним рiвнян-ням загального стану канату, [2]. Основними параметрами, що впливають на змшу спiввiдношення Т0/Тшах е кiлькiсть та величини прольота установки, кути ухилу !х хорд до горизонту та спiввiдношення прогину канату до дов-жини прольоту.
Тобто можна записати:
í /Л
^0 Тс
0
Л
= / ти ¡ь аи у, (5)
^шах Тшах V 1 )
де: т, - кiлькiсть прольотiв установки; ¡1 - довжини прольота; а, - кути ухилiв хорд прольота до горизонту; Л - прогини каната у вщповщних прольотах; а0; ашах - напруження, що виникають в канатi при дп вiдповiдно монтажного та максимального натяпв.
Для реальних установок спiввiдношення Т0/Тшах становить 0,5 ^ 0,8 . Тобто несучий канат працюе в симетричному циклi навантаження. 1з класич-них дослiджень матерiалiв на стшюсть при симетричному циклi для таких умов роботи спостершаеться зниження довговiчностi канату на 15-20 %.
Аналiз статистичних даних роботи каната у виробничих умовах, за-лежно вщ параметрiв установки, дав змогу запропонувати залежшсть для визначення коефщенту к3 у виглядi:
Т
I
Г /Л0,8
кз = 1
• (6)
V 1 )
Тяговi та вантажопiдiймальнi канати працюють в бiльш жорстких режимах, тому !х довговiчнiсть значно нижча, нiж несучих канатiв• Основною причиною !х зношування е знакозмiннi згинальнi напруження, що виникають при перегиш на блоках та барабанах [2, 4]. Тому в процес експлуатаци тяго-вий i вантажопiдiймальний канат необхщно перемiщувати на довжинi для змши !х робочо! зони на вiддаль, яка дорiвнюе 2,5-3,0 висотам опускання вантажу. Перемщення може здшснюватися за рахунок запасу канату створе-ного на лебiдцi• Найбiльш важливим для порiвняння рiзних схем навшуван-ня канатiв е !х довговiчнiсть i можливiсть максимального И збшьшення в кон-кретних умовах експлуатаци.
Дослщження доц. А.Г. Прохоренко i доц. Я.О. Лико [2, 4] показали, що основними факторами, як визначають довговiчнiсть тягових та вантажо-пiдiймальних канатiв можна виразити такими емтричними залежностями:
• канат ГОСТ 2688:
1Т = Гэ,38 +
V г ,
• канат ГОСТ 3077:
г 66 ^
1т
тл /Г>,°8
\/с1) ' ' (кН'Цикл) (7)
(г, /Р,12
'(%) '1°3' (кН'Дикл) (8)
5,72 + —
V г у
де г - кшьюсть перегинiв канату на блоках.
Формули (7-8) справедливi при запасi мщносл п=3,°.
Для врахування впливу умов експлуатацн на довговiчнiсть канатiв введемо коефщент В, тодi:
1Т'= В' 1Т, (9)
де В - коефщент, що враховуе умови експлуатацн тягових та вантажош-дiймальних канатiв. Нехай:
В = С1' С2 ' Сз ' С4 , (1°)
де: С1 - коефщент, що враховуе штенсившсть експлуатацн канату; С2 - ко-ефiцieнт, що враховуе температуру навколишнього середовища; С3 - коефь цieнт, що враховуе схему запасування (неоднорщш перегини, кут девiацil, кшьюсть обвiдних блокiв); С4 - коефщент, що враховуе старiння, наявнiсть абразивних частин, корозда.
Для визначення наведених коефщенлв необхiдно провести додатковi спостереження за роботою канатiв у виробничих умовах i виконати вщповщ-ну статистичну обробку отриманих даних. Однак результати наявних дослщ-жень i досвiд експлуатацн канатних установок [2-8] дав змогу встановити ме-жi змiни коефiцieнтiв.
Так для установок типу ЛЛ-26, в яких швидюсть руху вантажно! каретки становить V = 5 - 7 м/с, а час циклу = 2° - 25 хв. Можна прийняти С1 = 1,1,
для установок типу ЛЛ-24, де V = 2 - 3 м/с, а ^ = 4° - 45 хв. С1 = 1,2 - 1,3. При температурi ¿3 > 4° С С2 = 1,°, при нижчих температурах довговiчнiсть тягових та вантажотдшмальних канатiв знижуеться, тому рекомендуеться прий-мати С2 = °,8 - °,9.
Для замкнутого тягового канату установки типу ЛЛ-24, в якш е обвщ-нi блоки, значнi кути девiацil, канат часто торкаеться землi, тобто мае абра-зивнi матерiали, коефщенти зменшення довговiчностi приймаються С3 = °,8 - °,9; С4 = °,9 - °,95 . Для вантажотдшмальних кана^в установки типу ЛЛ-26, вщповщно С3 = °,95; С4 = 1,° .
Використовуючи залежнiсть (2;9) для конкретних умов експлуатацн, як вiдображають окремi коефiцieнти, можна визначити довговiчнiсть кана^в i встановити !х потребу для оснащення установки певного типу, визначити об'ем деревини, який може бути вивезений установкою.
5°
Зб1рмик' науково-техшчних праць
Науковий вкчшк, 2005, вип. 15.2
Лггература
1. Шкчря Т.М. Технология 1 машини люоачних робгг - Льв1в: Тр1ада плюс, 2003. - 352 с.
2. Адамовський М.Г., Мартинц1в М.П., Бадера Й.С. Пщвюш канатш люотран-спортш системи. - К.: 1ЗМН, 1997. - 156 с.
3. Занегин Л.А., Воскобойников И.В., Еремеев Н.С. Машины и механизмы для канатной трелёвки. - М.: МГУ леса, 2004. - 443 с.
4. Белая Н.М., Прохоренко А.Г. Технические условия использования канатов подвесных лесотранспортных установок и повышения их сроков службы. - Льв1в: ЛЛТИ, 1975. - 20 с.
5. Адамовский Н.Г., Матвеев Э.Н. Статистическое описание сроков службы канатов лесотранспортных установок// Лесн. хоз-во, лесн., бум. и деревообраб. пром-сть. - К.: Бу-д1вельник. - 1978, вип. 9. - С. 57-60.
6. Белая Н.М., Прохоренко А.Г. Канатный транспорт леса и резервы повышения его эффективности// Лесной журнал: Изв. высш. учеб. заведений. 1982, № 4. - С. 34-42.
7. Мартинщв М.П., Рудько 1.М., Матйшин М.В. Про особливосп роботи несучих канат1в багатопрольотних канатних люотранспортних установок в зош опорного башмака// Наук. вюник УкрДЛТУ: Сучасш теоретичш розробки в деревообробному 1 меблевому вироб-ництв!. - Льв1в: УкрДЛТУ. - 2002, вип. 12.5. - С. 173-178.
8. Белая Н.М., Прохоренко А.Г., Матиишин Н.В. Исследования выносливости несущих канатов в зоне башмаков промежуточных опор// Сб.: Лесн. хоз-во, лесн., бум. и деревообраб. пром-сть. - К.: Буд1вельник. - 1975, вип. 5. - С. 32-36.
УДК 621.825 Проф. В. О. Малащенко, д-р техн. наук - НУ "nbeiecbm
полтехтка"; проф. М.П. Мартинщв, д-р техн. наук - УкрДЛТУ;
acnip. А.В. Шнчук - НУ "Львiвська nолiтехнiка"
РОЗПОД1ЛУ ПИТОМОГО ТИСКУ НА БОКОВИХ ПОВЕРХНЯХ К1ЛЕЦЬ ФРИКЦШНО1 МУФТИ П1ДВИЩЕНО1 НАВАНТАЖУВАЛЬНО1 ЗДАТНОСТ1
Розглянуто нову конструкщю дисково! фрикцшно! муфти тдвищено! наванта-жувально! здатностi. Запропоновано методику визначення геометричних параметрiв елементiв муфти для покращення рiвномiрного розподiлу питомого тиску, в основу якого покладена рiвнiсть площ кожно! i3 поверхонь тертя. Отримано анаштичш за-лежностi визначення цих параметрiв.
Ключов1 слова: фрикцшна муфта, тертя, площа, сила нормального тиску.
Prof. W.O. Malashchenko -NU "Lvivskapolitechnica";
prof. M.P. Martynciv - USUFWT; doctorate A.W. Pinchuk - NU "Lvivska politechnica"
Distribution of the specific pressure on lateral surfaces of rings
of increased loading ability
The new construction of friction muff increased loading ability is analyzed. The method of definition geometric parameters of muff elements is propose for improvement of uniform distribution specific pressure, in basis which has stand equability areas of every friction surfaces. The analytic dependence of definition this parameters is received.
Keywords: friction muff, friction, area, force of perpendicular pressure.
Фрикцшш муфти широко застосовуються у машинобудуванш для з'еднання елемент1в кшематичних ланцюпв, керування технолопчним проце-сом та запоб1гання перевантажень мехашчних систем. Створення нових та вдосконалення наявних фрикцшних муфт спрямовано на шдвищення та ста-
