книги из ГПНТБ / Рахманов С.И. Основы расчета оборудования лесозаготовок

На рис. 1 представлены основные схемы подъемно-транспортных устройств с гибким тяговым органом. В практике находят применение лебедочные установки с различным числом барабанов (рис. 1, а и б). С целью изменения направления движения каната в лебедочных уста­ новках применяется особое направляющее колесо — концевой блок.

В установках непрерывного действия (рис. 1, в, г) тяговый орган замкнут, т. е. непрерывен. Он движется в грузовом направлении на одной ветви и одновременно в обратном на другой. Вследствие этого и здесь совершенно необходимо иметь концевое направляющее колесо, изменяющее направление движения тягового органа.

В отличие от барабанных лебедочных установок, у которых ра­ бочий орган прикреплен к концу грузового каната, в установках не­ прерывного действия рабочие органы равномерно размещаются по всей длине тягового органа как на верхней, так и на нижней его ветви.

Усилие, передаваемое тяговым органом

Для всех подъемно-транспортных машин и устройств с гибким тя­ говым органом усилие Т, передаваемое им, определяется по формуле

Усилие, передаваемое рабочим органом на тяговый орган, равно сопротивлению движения груза и зависит от условий его перемещения.

10

Если прямая т—т составляет с прямой а—а угол cp0l ас нормалью к поверхности п—п угол у, то путь груза ВхВг = Sr p и путь рабо­ чего органа Sp = BiB{ будут находиться в следующей зависимости:

Вместе с тем, груз будет двигаться и по опорной поверхности п—п. Его смещение по ней будет равно В\В2 = 5В

Если скорость движения рабочего органа vp, то скорость движения груза по оси ах — аг

Усилие на рабочем органе при поперечном перемещении груза

Усилие, которое следует приложить к рабочему органу для пере­ мещения груза, зависит от способа захвата и условий передвижения. Лесные грузы имеют большую длину по сравнению с их поперечными размерами, поэтому различают продольное и поперечное перемещение.

Рассмотрим условия поперечного перемещения, приняв за основу

В процессе движения к грузу будут приложены следующие силы: вес груза Q, реакция опор в точках А и В — Na и Nb, силы трения в этих точках Fa = Na\ia и Fb = Nb\ib, где \уа и \ib — коэффициенты трения груза по опоре и рабочему органу. При неравномерном движе­ нии к центру тяжести груза в направлении, обратном движению, при­ кладывается сила инерции

(1 + УаЦб) cos (ф0 — V) + (Ца — Hb) Sin (фо — у)

12

[cos ( ф 0 — у) — H s i n ((Po — Y)l c o s K — ^sin a + ——j X

Фо = Ф&—а.

Если у = 0, направление движения рабочего органа т—т совпа­ дает с нормалью к подвижной опоре п—п. Для этого случая

Если знаменатель в этой формуле близок к 0, то NB получает бес­ конечно большое значение и движения не будет. Во избежание этого явления следует иметь

L ^ ^ - > t g : ( a - ? 4 ) .

M-a +

Дифференцирование знаменателя в формуле (14) по ф0 — у показы­ вает, что наименьшее значение NB будет при

Вэтом уравнении произвольной величиной является у, которую можно подобрать при известных ср0, \ла и \ль.

Втом случае, когда в процессе движения смещение груза по ра­ бочему органу невелико или^ коэффициент \ib незначителен по своей

Трения груза о рабочий орган не будет и в том случае, когда cp6 = а , т. е. когда направления движения рабочего органа и груза будут сов-

13

падать. При этом условии \ib = 0, ф0 = 0 и

а

При тех же условиях и у = 0

Если в качестве рабочего органа применяется канат (строп), то вследствие его большой гибкости, трения его по грузу не будет и для перемещения груза тяговым канатом во всех формулах для Nb можно принимать (хь = 0, а Nb — Т, где Т — тяговое усилие каната. В ча­ стности, формула (16) примет вид

а

si n a + ца cos a -j

Формулы для определения Na и Nb применимы и для случая, когда груз лежит на подвижной опоре (рис. 2, б). При этом условии a, \ia и цй равны нулю и формула (14) принимает вид

где Nb находят по приведенным выше формулам.

и груза не совпадают и составляют угол ср0. Вследствие этого соотно­ шение между скоростями движения груза о г р и каната v выражается уравнением

v

груза, что приводит к изменению угла cp0 от меньшего значения к боль­ шему и к возрастанию скорости движения груза. Изменение скорости сопровождается появлением ускорения и действием силы инерции.

14

где Н я х приведены на рис. 1, а.

При подъеме пачки лесоматериалов или одного бревна весом Q двумя стропами затяжной петлей при одном тяговом канате наиболь­ шее натяжение в стропах будет равно

Рис. 4. Схемы перемещения груза канатом

где углы |5 и 7 показаны на рис. 4, в; угол у определяется из формулы

(27)

1 — In

где с—~- и п = ~у~" Р а з м е р ы I, h и а приведены на рис. 4, в.

При перемещении, пачки по подкладкам (рис. 4, г) наибольшее натяжение в стропах 5 определяется по формуле

где Т — тяговое усилие в канате.

15

При поперечном перемещении пачки по опоре для определения тягового усилия Т на канате в общем случае применима формула

d

циент трения качения (/ = 0,3 см) и d = диаметр бревна по кругу качения.

В случае перемещения пачки бревен или хлыстов открытой петлей канат, скользя по поверхности внешних бревен, смещает их в пачке, вследствие чего коэффициент трения каната о пачку значительно меньше, чем при обычном трении скольжения металла по дереву и \хв = 0,15-г-0,2 (первое значение — для бревен, второе — для хлы­ стов). Коэффициент

m -

где е — основание натурального логарифма; ф' — угол обхвата пачки открытой петлей, приближенно

ф' = я .

Коэффициент сопротивления движению w = \i, где |х — коэффици­ ент трения скольжения пачки по опоре.

Применение петли с двойным обхватом пачки увеличивает трение каната о пачку и канат не скользит по ней, а перекатывает ее по опоре.

В этом случае в формуле (29) m = 0, a w = — , где / = (0,18-т-0,2) d d

и d — диаметр пачки.

Усилие на рабочем органе при продольном • перемещении груза

В продольном направлении лесоматериалы перемещают волоком или полуволоком, а также на ходовых опорах. При перемещении груза волоком он полностью лежит на опоре, а при передвижении по­ луволоком или полуподвесным способом передний конец его лежит или висит на ходовой опоре, тогда как задний конец волочится по земле.

16

При полуподвесном способе продольного передвижения груза перед­ ний конец его подвешен к тяговому канату и поднят над опорой

Тяговое усилие при перемещении груза с поднятым концом представ­ ляет собой геометрическую сумму сил, приложенных к этому концу

Q4 = Q - ^ и Tb = QwT

(рис. 5, б, положение II)

грузом (см. рис. 5, б). Уравнение (37) применимо для углов наклона Р „ < 0 , 1 7 5 рад.

Сопротивление движению и расчетный вес груза

Сопротивление движению груза зависит от условий перемещения и типа рабочих и тяговых органов.

У лебедочных установок рабочие органы — стропы прикрепляются к концу грузового каната. Сопротивление движению от груза, пере­ даваемое ими канату и обозначенное в формуле (10) через Р, равно Nb, определяемому по формулам (21 и 22). Так, для случая, когда направ­ ления движения каната и груза совпадают,

где цг — коэффициент сопротивления движения груза.

У транспортеров и элеваторов груз размещен по всей длине рабочей ветви тягового.органа и перемещается или непрерывным потоком или

18

При расчете рабочего органа на прочность расчетный вес груза для поштучного перемещения берется равным наибольшему весу од ной штуки груза, а при перемещении пачками — по заданному ее объему

Q = QoY.

где Q и Q0 — соответственно расчетный вес и объем пачки или од­ ного бревна;

у — объемный вес груза.

При поштучном перемещении груза расчетный вес можно опреде­ лять по теории вероятности, принимая во внимание количественное соотношение по весу транспортируемых лесоматериалов. Приближенно

Сопротивление движению и расчетный вес тягового органа

Сопротивление движению тягового органа, как и груза, опреде­ ляется в зависимости от условий его работы.

В общем случае для всех подъемно-транспортных установок с гиб­ ким тяговым органом это сопротивление выражается формулой

где L ' и L " — длина грузовой и холостой ветвей тягового органа, лежащих на опоре;