Рух вантажної каретки у зоні опорного башмака підвісної лісотранспортної установки Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

2. 1.и,кМ1 1.С. Оцшка морфолопчних показникв намету букових люосташв у Бески-дах// Науковий вюник: Зб1рн. наук.-техн. праць. - Льв1в: УкрДЛТУ. - 1998, вип. 8.1. - С. 16-21.

3. 1.и,ки1 1.С. Визначення просторових показниюв крон бука люового/ Придншровсь-кий Науковий вюник: - Дншропетровськ: Видавництво наука 1 освгга, 1998. - С. 29.

4. 1.и,ки1 1.С. Оцшка показниюв простору росту 1 динамшн поверхш намету букових люосташв Бескид]в// Науковий вюник: Зб1рн. наук.-техн. праць. - Льв1в: УкрДЛТУ. - 1998, вип. 9.2. - С. 143-146.

5. 1.и,ки1 1.С. Використання просторових показниюв крон для оцшкн намету букових люосташв Бескид1в// Люове господарство, люова, паперова 1 деревообробна промислов1сть -М1жвщомчий науково-техшчний зб1рник, вип. 26 - Льв]в: УкрДЛТУ. - 1999. - С. 15-18.

6. 1.и,ки1 1.С. Динамжа структури букових люосташв на стащонарних пробних пло-щах у Бескидах// Науковий вюник: Зб1рн. наук.-техн. праць. - Льв]в: УкрДЛТУ. - 1999, вип. 9.12. - С. 115-12.

УДК 634.31 Проф. М.П. Мартинщв, д-р техн. наук; проф. М.Г. Адамовський,

канд. техн. наук; доц. Б.В. Лисик, канд. техн. наук; тж. 1.М. Рудько -УкрДЛТУ; доц. М.В. МатИшин, канд. техн. наук; доц. €.А. Урбанюк, канд.

техн. наук; доц. А.1. Гордеев, канд. техн. наук - ТУПодтля

РУХ ВАНТАЖНО1 КАРЕТКИ У ЗОН1 ОПОРНОГО БАШМАКА ПЩВ1СНО1 Л1СОТРАНСПОРТНО1 УСТАНОВКИ

Наведено р}вняння руху вантажно! каретки у зош опорного башмака багатоп-рольотно! канатно! установки з врахуванням поперечних коливань несучого каната. Виконано ан^з отриманих залежностей, на основi якого визначено величину зусил-ля, що дie на каретку у зош опорного башмака.

Prof. M.P. Martynciv, Prof. M.H. Adamowskyj, Ass. Prof. B. W. Lysyk, Eng. I.M. Rud'ko - USUFWT; Ass. Prof. M. W. Mathiishyn, Ass. Prof. E.A. Urbanjuk, SS. Prof. A. U. Hordeew - Technological University Podillya

Movement of the cargo carriage in a zone of a basic boot pendant timber

transporting plants

The equation of movement of the cargo carriage in a zone of a basic boot multispan cable plants is induced in view of cross fluctuations of bearing (carrying) rope. It is made the analysis of the received dependences on the basis of which it is determined size of effort that operates on the carriage in a zone of a basic boot.

Для освоения прських лiсiв Укра'нських Карпат, яю характеризуются слабо розвинутою откою дорщ найбшьш ефективно використовувати ба-гатопрольотш канатш установки [1, 2]. Практика ексилуатацп таких установок i багаторiчиi дослвдження вчених, виконаш на кафеда прикладно! меха-шки УкрДЛТУ, показали, що несучий канат найбшьш часто руйнуеться у зо-ш опорного башмака [3, 4, 5].

Пщвищити довговiчнiсть несучого каната, який е основним елемен-том установки, i тим самим забезпечити ii ефективне використання в цiлому можна правильним вибором основних параметрiв опорного башмака i режи-мiв роботи. З идею метою необхвдно вивчити характер руху вантажно! каретки, визначити зусилля, що виникають в основних елементах та 1'х деформаиií.

Розглянемо розрахункову схему, яка наведена на рис. 1.

N , n

Рис. 1. Розрахункова схема роботи вантажноЧ каретки у зош опорного башмака: 1 - опорний башмак; 2 - несучий канат; 3 - вантажна каретка.

Вантажна каретка рухаеться на канап, який у свою чергу здшснюе по-перечш коливання.

При вивченш коливань несучого каната можна скористатися рiвнян-ням осi прогину каната, яке записуеться у вигляд^ [7]:

H

d2 y

dx2 cosa

q

(1)

де: q - вага погонного метра каната; Н - горизонтальна складова натягу несучого каната; а - кут нахилу хорди прольоту до горизонту.

Ршняння для вiльних коливань каната можна записати так

дх2

Н

д2 у ] т к д2 y

дх2

cosa дt2

(2)

де: т к - маса погонного метра каната, т к = ^, g = 9,81 м/с2

g

Враховуючи умови закршлення несучого каната i податливкть опор, розв'язок ршняння (2) можна записати у загальному вигляда:

y = ¿Xt (At ■ cosp, ■ t + B, ■ sinpi ■ t)= ¿Xt ■ Yi,

(3)

де: X t - функщя, що визначае форму криво!', за якою прогинаеться канат при

i■ я ■a„

коливаннях; p i - частота коливань каната, p i Н ■ cosa

l

а н - параметр несу-

чого каната, а н =

; I - довжина прольоту установки.

Для отримання коефщкнпв Н1 та Б1 необхщно визначити початковий прогин каната i початкове значення швидкостi, тобто

i

б

i =1

i=1

m

2. Лiсоексплуатацiя

115

(y)t=0 = f (x);

= Л( x).

Тода

f (x) = £ A¿ -sin-

¿=1

f1(x) = £

• 11. • .

I

(4)

(5)

При визначенш максимальних прогишв каната можна допустити, що bîh здшснюе одне з головних вертикальних коливань; тод1 частоти коливань та ординати зм1нюються за косинусодальним законом, [9], тобто

y = X (Z) ■ cos p t. (6)

Якщо вираз (6) шдставити в ршняння (2), отримаемо диференщальне р1вняння четвертого порядку:

d4 X dX 4

■X .

(7)

Загальний штеграл цього р1вняння буде включати чотири довшьних постшних i може бути представлений в такому виглядг

X = С11 cos PX + ch PX | + С21 cos PX - ch P X | + 1 V a val I V a \a

+ C3I sin PX + sh PX I + C4I sin PX - sh PX \ a \ a I I \ a \ a

(8)

де С1, С2, С3, С4 - постшш штегрування, що залежать вiд умов за^плення кiнцiв несучого каната, його жорсткосп i податливостi промiжних та кшце-вих опор.

Будемо вважати, що у зош опорного башмака каретка рухаеться по кривш поверхш, рiвняння яко! можна представити так:

y 1 = a б sin

I.

(9)

де: а б - максимальний параметр криво!' поверхш башмака; I б - довжина поверхш башмака.

Допустимо, що вантаж рухаеться з постшною горизонтальною швид-кктю u, здшснюючи вертикальнi коливання. Квадрат циклiчноï частоти цих коливань K2 = q/5ст (5 cé - статичний прогин каната у зонi башмака).

Поставивши в рiвняння (9) x = ut, отримаемо рiвняння вшьних коли-вань вантажу:

put

y 1 = a б sin-

(10)

t=0

I

¿=1

a

p ■ x

l

б

^ .лиг. , ...

Гармошине коливання аб -екв1валентне безпосередн1и ди си-

ли збурення. яка доршнюе

лиг 1-.

I« '

(11)

де К - частота в1льних коливань; т - маса вантажу.

Тод вимушеш коливання вантажу можна описати таким ршнянням:

( л 1

У = а б

V1 - К^

81п рг.

(12)

л ■ и

де р - цикл1чна частота вимушених коливань. р = -

1 б

Ампл1туду вимушених коливань можна визначити з залежностг

а б а б

1 - 4 К2 1 л2 и2 З 12-я

При швидкосп каретки. що дор1внюе и = -

(13)

у систем! виникне

явище резонансу. У цьому випадку р = К 1 ампл1туда А ® ™.

Анатзуючи наведеш залежносп видно. якщо швидккть и збшьшува-ти у 2. 3 1 4 рази. то ампл1туда вимушених коливань становить ввдповщно 1/3. 1/8 1 1/15 ампл1тудн вшьних коливань. а якщо швидккть зменшувати. то ам-плиуда вимушених коливань приймае значення бшьш1 в1д ампл1туди вшьних коливань. Отже. при шдход1 каретки до опорного башмака 1 його проходжен-ня швидккть И руху не можна зменшувати - це може призвести до виникнен-ня резонансу.

Пкля проходження кареткою башмака спочатку вона продовжуе рух за траекторкю башмака. тому тиск на канат е мшмальним. При подальшому рус тд дкю сили тяжшня каретка в точщ К (рис. 1) здшснюе максимальний тиск на канат. викликаючи в ньому виникнення додаткових напружень. що приводить до його штенсивного зношування.

Для визначення в1ддал1. на якш проходить зношування. встановлення залежносп величини тиску вщ швидкосп руху та зовшшнього навантаження представимо ркняння руху каретки шсля проходження башмака у вигляд1 системи р1внянь:

аг2

аг2

= ( ■ 008^

= ( ■ s1п ф- Г ■ 008 ф

(14)

б

б

л

а2

т

а2

х

де: m - мaсa вош^у; Q - Bara вонгажу; F - зусилля onopy pyxoBi вaнтaжнoï кapетки.

^и стaтичнiИ дй' нaвaнтaження

F = Q ■cos j/o.

де /0 - кoефiцieнт onopy pyxoBi кapетки нa несyчoмy кaнaтi [1G].

F

To^j нopмaльнa склaдoвa N =

/о

У системi нaтypaльниx кoopдинaт. пpи якж p = p( j).

j

p = J pdj.

де: p - paдiyс кpивизни ^rnTa, p --

2

cos j

[ 10 ] ; j - кут вiдлiкy.

Для визшчення p з вpaxyвaнням кoливaнь несyчoгo кaнaтa мoжнa скopистaтися зглежнютю (3). Toдi дифеpенцiaльнi piвняння pyxy Barney мoжнa зописоти ток:

З ^pyroro piвняння

du

± m-= —F ± Q ■ sin j

dt

u2

± m-= N - Q ■ cos j

p .

N = ±m-±Q ■cos j.

p

(15)

(16)

Для зaпoбiгaння Bi^prny кapетки вiд несyчoгo ташто неoбxiднo зобез-печити N > 0. тобто

< Q cos j.

(17)

Звщси

Q ■ p ■ cos j

(18)

Для встaнoвлення xapaктеpy змiни зусилля N. з яким кошт дie но вон-тожну кapеткy. piвняння pyxy пpедстaвимo y виглядi

du

m-= — N ± Q sin j.

dt

du du d x x

Введемo зaмiни: — =---; sin j = —.

dt dx dt aн

де х - величиш шляxy, пpoИденoгo кapеткoю вiд бошмоко.

dx

Шдстовивши зшчення — = u в piвняння (19). oтpимaeмo

(19)

a

2

2

m ■ u

p

<

m

¿V .. х

т ■ V--= -М + в--

d х а„

1нтегруючи р1вняння (20) отримаемо

¿V

V

т

и0

^ = 11- N + в

¿X

(20)

(21)

або

ти 2

ти 2

02 =- N X + вх 2

2 а„

Звщси

N =

1 вх2

2 х

- т (и2-и0)

(22)

1з залежносп (22) можна встановити змшу тиску каретки на несучий канат шсля проходження нею башмака.

Для прикладу покажемо характер змши зусилля N шсля проходження кареткою башмака залежно вщ швидкосп ц руху (рис. 2).

Графши побудовано для випадку: несучий канат ГОСТ 2688; dк = 25,5 мм; аер = 1764 МПа; довжина прольоту I = 200 м; рад1ус кривизни башмака Я = 1000 мм; запас мщносп несучого каната п = 2,0; в = 32 кН; и0 = 0; кут нахилу хорди прольоту несучого каната до горизонту а = 300.

N. кН

1

0 ,2 _ / 0 4_ 0 ,6 0 * 8 1 0 1 2 1, 4

/ 4 2 / 3 4 \

/ / >

Рис. 2. Графти змти нормального зусилля, що виникае вна^док тиску каретки на несучий канат у зош опорного башмака: 1 - при и = 0,1 м/с; 2 - при V = 0,5 м/с;

3 - при V = 1,0 м/с; 4 - при V = 2,0 м/с.

Знаючи зусилля N, за вщомою методикою [4, 5] можна визначити на-пруження, що виникають у каната у зош опорного башмака 1 встановити його довгов1чнкть.

1з графшв видно, що нав1ть при швидкосп руху каретки V = 0,5 м/с на в1ддал1 х = 0,2 м виникае зусилля N ввд'емне, тобто в цш зош каретка не тор-каеться каната, а приходить з ним у контакт тшьки на вщсташ х = 0,4 м. От-же, у зош опорного башмака необхщно обмежувати швидккть руху до

0

а

3

2

0

-2

и = 0.5 м/с. а профшь башмака повинен бути максимально наближеним до криво!' провисання несучого каната.

Лггература

1. Шкиря Т.М. Технология и машины лесосечных работ. - Львов: Вища школа. 1988. - 245 с.

2. Адамовський М.Г., Мартинщв М.П., Бадера Й.С. Щдвкш канатнi люотран-спортн1 системи. - К.: 1ЗМН. 1997. - 156 с.

3. Белая Н.М., Прохоренко А.Г. Канатные лесотранспортные установки. - М.: Лесн. пром-сть. 1964. - 299 с.

4. Белая Н.М., Прохоренко А.Г., Матиишин Н.В. Исследование выносливости несущих канатов у зоне башмаков промежуточных опор// Сб.: Лесн. хоз-во. лесн.. бум. и дере-вообр. пром-сть. - К.: Буд]вельник. 1975. вып. 5 - С. 32 - 36.

5. Слепко И.И., Матиишин Н.В. Исследование контактных напряжений у зоне соприкасания с башмаком промежуточной опоры// Известия вузов. Лесной журнал. 1975. № 6 -С. 15-19.

6. Матиишин Н.В. Исследование напряжений от изгиба в несущих канатах подвесных лесотранспортных установок у зоне башмаков промежуточных опор// Лесн. журн. -1982. № 5. - С. 54-57.

7. Качурин В.К. Теория висячих систем. - М.-Л.: Гостехиздат. 1962. - 224 с.

8. Адамовський М.Г., Матвеев Е.М. Експериментальш дослщження силових режи-м]в роботи канатв шдвюних люотранспортних систем// Науковий вюник: Жсовий комплекс напередодш ХХ1 столитя: освгга. наука. виробництво. - Льв]в: УкрДЛТУ. - 1999. вип. 9.6. -С. 7 - 10.

9. Тимошенко С.П., Дж. Гудьер. Теория упругости. - М.: Наука. 1972. - 575 с.

10. Мартинщв М.П. Розрахунок основних елеменпв тдвюних канатних люотран-спортних установок. - К.: Ясмина. 1996. - 175 .

УДК 630 *181.3 Доц. В.К. Тунчик, канд. с.-г. наук - УкрДЛТУ

ДО ПИТАННЯ КОРЕНЕНАСИЧЕНОСТ1 ОРНОГО ШАРУ

Грунту на нерозкорчованих вирубках

Наведено даш з корененасиченост орного шару грунту на нерозкорчованих вирубках. Отримаш результати дослщжень можуть служити основою для облшу опору, який чинять коренi деревно! рослинностi на нерозкорчованих вирубках.

Doc. V.K. Tiunchyk - USUFWT

On the problem of a root saturation of an arable soil layer at the unrooted clearings

The article deals with the data on the root saturation of arable layer on the unrooted clearings. The study results obtained can be a basis for the evaluation of resistance coursed by the roots of wooden vegetation on the unrooted clearings.

При лковщновленш найбшьш трудомкткнм i ввдповщальннм техно-лопчннм процесом е обробггок грунту на нерозкорчованих вирубках. Його складнкть полягае у тому, що робочi органи грунтообробних машин у дано-му процес зазнають рiзних опорiв з боку деформуючих частин середовища (Вiтвiцький, 1971).