CC BY
29
Украшський державний лкотехшчний унiверситет
РОЗДШ II
Л1СОЕКСПЛУАТАЦ1Я
УДК 625.574:634.31 1нж. О.М. Удовицький, к.т.н. - УкрДЛТУ
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬН1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ КОЕФЩ1СНТУ ДИНАМ1ЧНОСТ1 ПРИ ПЕРЕХ1ДНИХ ПРОЦЕСАХ РОБОТИ ПРИВОДА KAHATHOÏ УСТАНОВКИ
Описано експериментальну модель канатно!' установки та наведено результати до-слщження коефiцieнту динамiчностi при перехiдних процесах роботи привода канатно!' установки.
A. Udovytskyj - USUFWT
Experimental research of dynamic coefficient during transitional work processes of drive of cable plant
Described an experimental model of cable plant and the research results of dynamic coefficient attached to drive transitional work processes of cable plant are shown.
На даний час мобшьш канатш установки оснащеш приводами, що не за-безпечують ïx високопродуктивно!" роботи та зручност в експлуатацп. Практично вщсутш методики розрахунку приводiв канатних установок.
Для тдвищення ефективност роботи канатних лiсотранспортниx установок необхщно, перш за все, забезпечити високу продуктившсть лебiдковиx агре-гатiв, яка досягаеться за рахунок збшьшення тягового зусилля та швидкост пере-мiщення вантажу i порожньо!" каретки. Це призводить до збшьшення динамiчниx навантажень i загального рiвня напруженостi канатно!" оснастки та привода, що негативно впливае на канати та вузли лебщкових меxанiзмiв [1].
Канатна установка для трелювання деревини з двобарабанним приводом (а.с. №24173А, [2]) характеризуеться розширеними технолопчними можливостя-ми, спрощеним управлiнням i зручнютю в експлуатацп за рахунок того, що бара-бани привода виконаш з вмонтованими всередиш планетарними редукторами. Такий привод дозволяе вантаж транспортувати "вверх" чи "вниз" по л1сосщ1, до-ставляти гак до зваленого дерева, спростити до мЫмуму каретку i не фжсувати вантаж у каретщ.
Двобарабанний привод вищезгадано!" канатно!" установки представлено як чотиримасову систему, масами яко!" е двигун, передачi та барабани лебiдки, у ви-глядi схеми iз зосередженими масами (рис. 1).
60
Збiрник науково-техшчних праць
Науковий bíciiiik, 2001, вип. 11.1
1д, фд, Мд
См
GHb
Дфь Mi
Б2
ф2, М2
Рис. 1. Розрахункова схема двобарабанного привода канатног установки: Дв - двигун; М-муфта з'еднання; П - передача; Бi - барабани
Перюдичний вплив збурюючо!' сили в елементах привода викликае виму-шенi коливання. Пiд час експлуатацп канатних установок пiд дiею змiнних зовш-шнiх навантажень може виникнути явище резонансу, яке призводить до руйну-вання окремих деталей або поломки всього привода. Тому для тдвищення довговiч-ностi канатно!' установки за рахунок зменшення динамiчних навантажень на вузли та деташ привода необхiдно дослiдити вимушенi коливання окремих його елемен^в.
Для ще!' багатомасово!' системи диференцiальнi рiвняння руху мас, що здшс-нюють крутильш коливання, складенi на основi рiвнянь Лагранжа II-го роду, мо-жна записати в такому виглядк d 2 ф Д
1д х ^ / + CM( ф д -ф „ ) = 0 , (1)
I " Х dt ф " " С М Х ( Ф Д - Ф п ) + C 1 ( Ф п - Ф 1 ) + C 2 ( Ф п - Ф 2 ) = 0 '
II х ddt Ф 1 - C 1 ( Ф п - Ф 1 ) = M 1 х Sin ю t,
12 х d—- C 2 ( Ф п - Ф 2 ) = M 2 х Sin ю t,
dt 2
де: Iд ,IП ,Ii ,12 - моменти шерци обертових мас; Ф д , Ф П, Ф1, Ф 2 - кутовi координати руху елемен^в привода; CМ ,C1 ,C2 - коефiцiенти жорсткост валiв.
У процесi коливання елемен^в привода, особливо при перехiдних режимах роботи (пуск двигуна та гальмування), зростають зусилля в окремих елементах установки. В процес теоретичного дослщження перехщних процесiв роботи привода канатно!' установки було виявлено, що на перших гармошках коливань спостер^аються близью до резонансних режими на частотах, наближених до мак-симальних частот обертання вала двигуна, про що свщчить явище неповного бит-тя, яке виникае в системi i починаеться iз наближенням значень момен^в шерцй' барабашв одне до одного i припиняеться в момент !'х рiвностi. При шженерних розрахунках елементiв привода рiст навантажень можна врахувати, ввiвши в роз-рахунковi залежностi коефiцiент динамiчностi.
Коефщент динамiчностi визначаеться за формулою:
в= I 21 (2)
2\2 л 2 2
1 - р_] + 4 х n х p
1 2 + 4
. ю, ю
Лiсоексплуатацiя
61
Украшський державний л1сотехн1чний ун1верситет
де: р - частота збуджуючо! сили, тобто частота коливання зусилля в каната; ю -частота власних коливань елементав привода; п - параметр, що характеризуе зату-хання.
При робота привода значний вплив на коливання мае диссипатая енерги, яка враховуеться коефiцiентом п. Зпдно з дослвдженнями В.В. Матвеева, параметр п можна визначити з виразу:
(3)
де юп, юд - вiдповiдно початкова та дшсна частоти коливань окремого елементу. Значення юп, юд визначалися для рiзних режимiв роботи привода та рiзних його елементiв, використовуючи отримат в процесi дослiджень осцилограми.
Для дослщження коливань та характеру змши динамiчних зусиль в елеме-нтах привода при рiзних режимах роботи канатно! установки в умовах, максимально наближених до виробничих, розроблено спещальну експериментальну установку [3], схему яко! наведено на рис. 2.
М
Т-
н
7/6 \/<
Рис. 2. Схема експериментальног установки: 1 -
двигун; 2 - муфта з'еднання; 3 - коробка передач; 4
- ланцюгова передача; 5 - зубчаста передача; 6 -гальмо; 7 - важшь включення барабатв привода; 8 -
барабан вантажопШймального канату; 9 -барабан зворотного канату, 10 - замкнутий канат; 11 - динамометрична каретка; 12 - тиловий блок
Перюди коливань елементав привода i змши навантажень на барабани визначалися шляхом безпосередшх замiрiв на осцило-грамах, враховуючи швидюсть руху с^чки осцилографа та вщмггки часу, що е на осци-лограмь Величину коефщента динамiчностi можна визначити, проаналiзувавши змiну перюду та частоти коливання окремих елементав на основi отриманих осцилограм.
Теоретичнi значення динамiчного коефiцiенту втеор визначено iз залежностi:
втеор , 2 / 2 , (4)
1 - р / ю
тобто при п=0. При цьому значення ю визначено на основi теоретичних дослi-джень.
Значення р визначено на основi аналiзу дослiджень змши зусиль в тягових та вантажошдшмальних канатах, наведених в роботах проф. Н.М. Бело! та доц. Е.М. Матвеева [4, 5].
Побудована експериментальна модель привода для проведения дослщжень нестацюнарних процеив у мехашчнш системi привода канатно! установки, що виникають в перюд його роботи, дозволила виявити, що для установки з реальни-ми техшчними характеристиками коефщент динамiчностi Рдин. значною мiрою залежить вiд режиму роботи привода канатно! установки. На основi отриманих даних побудовано графiчнi залежностi Р=:£"(ю) (рис. 3). 1з графiкiв видно, що кое-фiцiент динамiчностi значною мiрою залежить вiд режимiв роботи привода. При
2
д
62
Зб1рник науково-техн1чних праць
Науковий вкник, 2001, вип. 11.1
усталеному режи]Ш роботи в=1.5...1.6; при неусталених режимах в залежить вiд швидкост обертання i змiнюeться в межах 1.2<вдин<2.23 При максимальних зна-ченнях коефiцieнт динамiчностi досягае 2.0...2.23. Це потрiбно враховувати при шженерних розрахунках окремих елементiв привода.
Рис. 3. Залежтсть коефЩента динамiчностi привода вiд швидкостi обертання барабана:
1 - теоретична залежтсть; 2 - при встановленому режимiроботи; 3 - тд часрозгону двигуна;
4 - тд час гальмування
Параметр п, що характеризуе затухання, дорiвнюе 1.5...2.5, тобто для при-водiв такого типу практично ввдсутня можливiсть виникнення явища резонансу в процес !х експлуатаци.
Таким чином встановлено, що найбiльшi зусилля в елементах привода ви-никають на початку або в кшщ роботи привода установки. Ц зусилля в 2.0...2.2 рази перевищують зусилля при усталеному режимi роботи. При цьому коефщент динамiчностi приводiв залежить вiд режимiв роботи в межах 1.5<вдин<2.2.
Лггература
1. Мартинцiв М.П. Розрахунок основних елеменпв пiдвiсних канатних лiсотранспортних установок. Монографiя. - К.: Ясмина, 1996. - 175 с.
2. Удовицький О.М. Патент В61 В7/00 а.с. N 24173А "Канатна установка". - 1998.
3. Удовицький О.М. Установка для експериментальних дослщжень роботи приводiв канатних лiсотранспортних систем// Науковий вюник: Збiрник наук.-технiчних праць. - Львiв: Престиж 1нформ. - 1999, вип. 9.3 - С. 45-48.
4. Белая Н.М. Теоретические и экспериментальные исследования стальных канатов подвесных лесотранспортных установок: Автореф. дис. д-ра техн. наук./ Моск. лесотехн. ин-тут. -М., 1967. - 42 с.
5. Матвеев Э.Н. Динамика подъема и стопорения груза на подвесных канатных лесотранспортных установках: Дис. канд. техн. наук: 05.06.02. - Львов: ЛЛТИ, 1983. - 191 с.
УДК 622.242: 534-16 Астр. В.М. Левринець - НУ "Льв1вська полiтехнiка "
ПОР1ВНЯЛЬНИЙ АНАЛ1З РЕЗУЛЬТАТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ I ТЕОРЕТИЧНИХ ДОСЛ1ДЖЕНЬ ГАЛЬМ1ВНИХ РЕЖИМ1В РОБОТИ БУРОВО1 УСТАНОВКИ
Наведено результати експериментальних дослщжень гальмiвних режимiв роботи д> ючо'1 бурово'1 установки, обладнано'1 агрегатом ЗИФ-650М та щоглою МРУГУ-18/20, а та-
* наук. кершник - проф. €.В. Харченко, д.т.н.
Л1соексплуатац1я
63
