Opracowanie

Transport Drewna

Grupa tematyczna:

Obliczenia trakcyjne taboru zrywkowego

Wojciech Stasiewicz

Paweł Błaszczyk

Zestaw: 34

Katedra Techniki Leśnej

Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

Zad. 1.1. Określenie siły uciągu koniecznej do zerwania dłużycy.

Dane:

ciężar dłużycy Q = 10,5

współczynnik oporów zrywki f_z = 0,5

kąt pochylenia α = 13

Wyznaczyć wartość chwilowej siły uciągu P_u'[kN], która jest konieczna do ruszenia dłużycy z miejsca oraz wartość stałej siły uciągu P_u w kN koniecznej do utrzymania dłużycy w ruchu. Podłoże, po którym odbywa się zrywka charakteryzuje się współczynnikiem oporów zrywki f_z oraz kątem pochylenia
[
]. Obliczenia przeprowadzić dla zrywki w górę i w dół stoku. Na podstawie obliczeń określić bardziej korzystny kierunek zrywki.

Stałą siłę uciągu potrzebną do utrzymania dłużycy w ruchu przy zrywce w górę stoku obliczamy ze wzoru:

P_u=Q(f_zcosα+sinα) [kN]

a przy zrywce w dół stoku:

P_u= Q(f_zcosα-sinα) [kN]

Chwilową siłę uciągu potrzebną do ruszenia dłużycy z miejsca obliczamy ze wzoru:

P_u'=Q(1,5 f_zcosα+sinα) [kN]

gdzie:

P_u - stała siła uciągu w kN,

P_u' - chwilowa siła uciągu w kN,

f_z - współczynnik oporów zrywki,

α - kąt pochylenia stoku w stopniach.

P_u= 10,5(0,5*0,9744+0,2249)= 7,48 kN dla zrywki w górę stoku

P_u=10,5(0,5*0,9744-0,2249)= 2,75 kN dla zrywki w dół stoku

P_u'=10,03 kN

=25,42%

Wnioski:

Korzystniejszy jest kierunek zrywki w dół stoku, ponieważ potrzeba mniej siły

Chwilowa siła uciągu jest większa od stałej siły uciągu w górę stoku o 25,42%.

Zad. 1.2. Określenie siły uciągu przy zrywce drewna na urządzeniach pomocniczych

Dane:

Ciężar dłużycy Q =10,5

Ciężar urządzenia pomocniczego G_p =1,3

Kąt pochylenia stoku α=13

Współczynnik oporów tarcia o podłoże f_t = 0,45

Współczynnik oporów toczenia dwukółki f = 0,29

Obliczyć wielkość siły uciągu P_u w kN koniecznej do zerwania dłużycy w sposób: półpodwieszony za odziomek (1) , półpodwieszony za wierzchołek (2) i podwieszony (3). Na podstawie wyników określić, który ze sposobów zrywki jest najbardziej korzystny i czym jest to spowodowane.

Siłę uciągu konieczną do zerwania dłużycy na urządzeniu pomocniczym obliczamy ze wzoru:

P_u = [f(G_p+kQ)+f_t(1-k)Q]cosα+(G_p+Q)sinα [kN]

Gdzie:

k- współczynnik rozkładu ciężaru dłużycy, który przy zrywce półpodwieszonej za odziomek przyjmuję wartość 0,6, przy zrywce półpodwieszonej za wierzchołek k=0,4, przy zrywce podwieszonej k=1,0.

P_u=[0,29(1,3+0,6*10,5)+0,45(1-0,6)*10,5]0,9744+(1,3+10,5)*0,2249 = 6,64 kN (1)

P_u=[0,296(1,3+0,4*10,5)+0,45(1-0,4)*10,5]0,9744+(1,3+10,5)*0,2249 = 6,97 kN (2)

P_u=[0,29(1,3+1*10,5)+0,45(1-1)*10,5)]0,9744+(1,3+10,5)0,2249 = 5,99 kN (3)

Wnioski:

Najbardziej korzystnym sposobem zrywki jest zrywka podwieszona, dlatego że został wyeliminowany opór

Zadanie 1.3 Wyznaczenie wielkości jednorazowego ładunku zrywanego przez sprzężaj konny.

Dane:

G_k= 6,0

G_p= 1,0

f_z= 0,5

f= 0.12

f_t= 0.39

α= 13^o

k= 0.6

Wzór:

Dla zrywki wleczonej:

Gdzie:

Q - maksymalna wielkość ładunku w kN

P_u² - siła uciągu koni w kN

G_k - ciężar konia w kN

f_z - współczynnik oporów zrywki

Dla zrywki półpodwieszonej:

Gdzie:

Q - maksymalna wielkość ładunku w kN

P_u² - siła uciągu koni w kN

G_k - ciężar konia w kN

f_z - współczynnik oporów zrywki

k- współczynnik rozkładu ciężaru dłużycy

f_{t -} współczynnik tarcia dłużycy o podłoże

Gdzie:

P_u² - siła uciągu koni w kN

Pu - siła uciągu koni wg tabeli 1.1 w kN

γ - współczynnik nierównomierności pracy = 1.96

Obliczenia:

Dla przeciętnej pracy Pu² = 0,75 * 1,96 = 1,47

Dla krótkich odległości Pu² = 1,5 * 1,96 = 2,94

Dla zrywu Pu² = 7,5 * 1,96 = 14,7

Zrywka wleczona:

Dla przeciętnej pracy:

Dla krótkich odległości:

Dla zrywu:

Zrywka półpodwiszona:

Dla przeciętnej pracy:

Dla krótkich odległości:

Dla zrywu:

Wnioski:

1. Najlepszym sposobem zrywki jest zrywka półpodwiszona, gdyż wielkość jednorazowego ładunku jaką może ponieść jest większa od wielkości jednorazowego ładunku w zrywce wleczonej.

2. Jednakże zrywanie w dół stoku może być niebezpieczne, gdyż zbyt wysokie nachylenie stoku może spowodować stoczenie się ładunku.

Zad. 1.4. Zależność między siłą uciągu wciągarki a prędkością ruchu liny.

Dane:

Moc silnika napędzającego wciągarkę N_s= 7

Współczynnik sprawności silnik-wciągarka

Prędkość liny wciągarki V= 0,25 m/s - 2 m/s

Określić zależność między prędkością liny wciągarki V w m/s a uzyskiwaną siłą uciągu P_u w kN przy określonej mocy silnika napędzającego wciągarkę N_s w kW, i prędkości zmieniającej się od 0,25 do 2,00 m/s. Przyjąć, że współczynnik sprawności silnik - wciągarka jest równy 0,7. Obliczenia przeprowadzić dla prędkości w odstopniowaniu co 0,25 m/s. Uzyskane wyniki przestawić w formie tabelarycznej i graficznej w układzie współrzędnych (oś X - V, oś Y - P_u). Na podstawie obliczeń i wykresu podać jak zmienia się siła uciągu wciągarki w zależności od prędkości ruchu liny i jakie to może mieć znaczenie praktyczne.

Siłę uciągu wciągarki P_u w kN obliczamy ze wzoru:

gdzie:

P_u - siła uciągu wciągarki w kN,

N_s - moc silnika napędzającego wciągarkę w kW,

V - prędkość liny wciągarki w m/s,

φ - współczynnik sprawności układu silnik-wciągarka.

=19,6 kN
=9,8 kN
=6,53 kN
=4,9 kN
=3,92 kN
=3,27 kN
=2,8 kN
=2,45 kN

V [m/s]	Pu [kN]
0,25	19,6
0,5	9,8
0,75	6,53
1	4,9
1,25	3,92
1,5	3,27
1,75	2,8
2	2,45

Wnioski:

1. Wraz ze wzrostem prędkości ruchu liny, siła uciągu wciągarki maleje.

2. Od 0,25 m/s do 1m/s siła uciągu dość gwałtownie spada. Dalej wraz ze wzrostem prędkości, siła uciągu maleje mniejsze zdecydowanie mniejsza dynamiką.

3. Aby zwiększyć moc uciągu należy oddalić się od wleczonej sztuki by zmniejszyć średnicę bębna.

Zadanie 1.5 Określenie mocy silnika wciągarki linowej

Dane:

Q=10,5

V=0,5

f_z=0,5

α=13^o

Wzór:

Gdzie:

Ns - moc silnika w kW

Q - ciężar ładunku w kN

V - prędkość ruchu liny wciągarki w m/s

F_z - współczynnik oporów zrywki

α - kąt pochylenia terenu w stopniach

Obliczenia:

Zadanie 1.6 Określenie wielkości jednorazowego ładunku zrywanego przez ciągnik rolniczy.

Dane:

N_s = 38

V_Ib = 1.7

G = 33

f_z = 0,5

f = 0,18

α = 13^o

η = 0,7

hz = 0,8

c = 0,7

L = 3,0

h = 0,8

rk = 0,815

φ = 0,7

a = 2,0

k = 0,5

ft = 0,39

b = 1

sin = 0,2249

cos = 0,9744

tg = 0,2309

Wzory:

Wielkość jednorazowego ładunku przy pełnym wykorzystaniu mocy silnika:

a) W przypadku zrywki wleczonej:

Gdzie:

N_s - moc silnika w kN

V_Ib - najmniejsza prędkość jazdy w km/h

G - ciężar ciągnika w kN

f_z - współczynnik oporów zrywki

f - współczynnik oporów przetaczania ciągnika

α - kąt wzniesienia terenu w stopniach

η - współczynnik sprawności układu napędowego

b) W przypadku zrywki półpodwieszonej bezpośrednio na ciągniku:

Gdzie:

f_t - współczynnik tarcia dłużycy o grunt

k - współczynnik rozkładu ciężaru dłużycy

Wielkość jednorazowego ładunku przy pełnym wykorzystaniu przyczepności tylnych kół napędzających silnik:

a) W przypadku zrywki wleczonej:

Gdzie:

φ - współczynnik przyczepności kół do podłoża

L - rozstaw osi ciągnika w m

a - odległość środka ciężkości ciągnika od osi przedniej w m

h - odległość środka ciężkości ciągnika od podłoża w m

h_z - odległość punktu zaczepiania ładunku od podłoża w m

r_k - promień kół tylnych w m

G - ciężar ciągnika

b) W przypadku zrywki półpodwieszonej bezpośrednio na ciągniku:

Gdzie:

c - odległość punktu zaczepienia ładunku do osi tylnych kół ciągnika w m

Wielkość jednorazowego ładunku ze względu na kierowalność ciągnika

a) W przypadku zrywki wleczonej:

Gdzie:

b - odległość środka ciężkości od osi kół tylnych, przy czym b = L - a

Z_pmin- najmniejsza wartość pionowej reakcji podłoża działającej na przednie koła ciągnika

b) W przypadku zrywki półpodwieszonej bezpośrednio na ciągniku:

Obliczenia:

=-352,38 kN

Wnioski:

Zrywka	Wielkość ładunku zdeterminowana przez
		Moc	Przyczepność	Kierowalność
wleczona	60,55	7,39	27,09
półpodwieszona	86,24	-352,38	20,82

1. Warunkiem ograniczającym przy zrywce wleczonej jest przyczepność, natomiast przy zrywce półpodwieszonej warunkiem ograniczającym jest kierowalność.

2. Lepszą techniką zrywki jest zrywka połpodwieszona, gdyż warunek ograniczający jakim jest kierowalność jest korzystniejszy niż w przypadku zrywki wleczonej jeżeli chodzi o przyczepność.

---