ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 114
Скачиваний: 0
где |
- у — продолжительность удара; |
Nc |
— S/zy — среднее значение ударной силы. |
|
Т а б л и ц а 10. Ударные нагрузки при повале деревьев |
|
Объем |
Вес |
П о р о д а |
ствола, |
дерева, |
|
Ms |
кгс |
Первый у д а р о балку
|
|
Н а г р у з к а |
|
||
|
|
на |
балку |
Статическая |
|
Макси |
Время |
после |
у д а р а |
||
нагрузка, кгс |
|||||
мальное |
действия |
вершиной |
|||
|
|||||
усилие, кгс |
у д а р а , с |
о з е м л ю , кгс |
|
||
Сосна |
1,38 |
1180 |
4000 |
0,03 |
4000 |
660 |
Ель |
0,361 |
375 |
1520 |
0,02 |
1770 |
ІІ80 |
П р о д о л ж и т е л ь н о с т ь у д а р а ^у |
определяется |
экс |
периментально и может быть принята равной |
0,015—0,03 с. |
|
При выводе формул (114) предполагалось, что центр |
удара |
|
расположен между опорами А и Б. Рассматривая более небла |
||
гоприятный случай расположения центра удара за опорой, по
лучаем |
формулу для определения |
импульса ударной |
силы 5Б: |
||||
|
|
SB=ICMU3/IB, |
|
|
|
(115) |
|
где / Б — момент инерции |
дерева |
относительно |
опоры Б. |
||||
Формула (115) соответствует |
схеме транспортировки леса в |
||||||
полностью |
погруженном состоянии (см. рис. 13), |
построенной |
|||||
по методу, |
исключающему |
валку |
на землю. Эта схема целесо |
||||
образна |
с точки зрения |
сохранения |
подроста |
и |
уменьшения |
||
сопротивления движению. |
|
|
|
|
|
||
Транспортная система |
с повалом |
дерева на' две опоры скон |
|||||
струирована и испытана в ЛТА им. С. М. Кирова. Подтверждена возможность и целесообразность применения таких машин при
работе |
на лесосеке. Ее основные параметры следующие: |
высота |
||||||||
приемной балки |
тягача |
2,08, прицепа 2,1 м, |
расстояние |
между |
||||||
приемными балками 12, расстояние от спиливаемого |
дерева до |
|||||||||
первой опоры не более 5 м. |
|
|
|
|
|
|||||
При валке |
|
дерева высотой 27,8 м и весом |
1300 кгс |
с т а т и |
||||||
ч е с к а я н а г р у з к а , |
приходящаяся на коник |
прицепа, |
была |
|||||||
равна |
820 кгс. |
|
При этом |
максимальная ударная |
нагрузка |
на |
||||
коник |
прицепа |
равнялась |
14 200 кгс. |
|
|
|
|
|
||
Е. Я- Белозеров [42] |
предложил эмпирическую |
формулу, |
||||||||
которую можно |
|
использовать для расчета максимальных |
значе |
|||||||
ний силы удара |
|
на прицеп: |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Р = 5 + 0 , 5 £ + 0 , 1 6 £ 2 , |
|
|
|
|
|
||
где |
|
Р — максимальное ударное усилие, тс; |
|
|
||||||
£ = 0 , 5 GBv2/g |
— кинетическая энергия условного груза, кгс-м |
|||||||||
(GB — статическая нагрузка поваленного дерева на коник при цепа, v — линейная скорость соударяющейся части дерева перед ударом, м/с; g — ускорение свободного падения, м/с2 ).
Установлено, что ударные усилия могут быть снижены на 30—40% путем введения в конструкцию прицепа упругих эле ментов подвески осей с соответствующими параметрами и амор тизирующих устройств в приемные балки.
Рис. 92. Схема падения дерева на упругие опоры. |
|
|
Чтобы определить основные параметры указанных |
упруго |
|
амортизирующих устройств, рассмотрим падение |
дерева |
на у п- |
р у г и е опоры. Если подвеска машины является |
«крайне» жест |
|
кой, расчет ударных нагрузок можно производить по изложен ной методике.
Упругой («подвеска малой жесткости») будем считать под веску, при которой будут соблюдаться условия 7\ > ту и Г 1 С 3 > Т Г
(Тс и Г 1 с |
•— периоды вертикальных и продольно-угловых |
коле |
баний машины соответственно). |
|
|
Схема |
падения дерева на упругие опоры приведена |
на |
рис. 92, формулы для определения импульсов ударных сил при первом (I) и втором (II) соударении [1] — ниже.
|
|
|
|
|
1С 1\ Мтха |
|
|
|
IcMmxh2$+Ich |
M c o s 2 p + / i Мтх(с — |
a)2-\-Ichmx |
||||
, |
|
mxm2(b—a) |
[M(b—с) |
(с—а)—/с] |
|
||
> л — |
|
|
Ic(M+mx+m2)+mxm2(b—a)2+Mm2{b—с)2+Мтх(с—а)2 |
||||
|
I I |
|
|
|
|
|
|
5 Б |
|
т2 (Ь—а) [/ с |
( М + т О +УИ/П! (с—а)2 ] |
||||
= 7 c (M - f m i - r - w 2 ) T - / " i « 2 ( b — а ) 2 + М т 2 ( й — с ) 2 + М т ! (с — а) 2 0 ) 1 |
|||||||
|
|
7 |
С 4-М(с—а) |
2 |
центр удара находится |
||
|
При Ь—а<- |
М(с—а) |
т. е когда |
||||
|
|
|
|
|
|
||
за опорой Б, импульс ударной силы определяется из уравнения |
|||||||
|
|
5 Б == |
IcMm2{b—а) |
|
|
||
|
|
Іс(тх-\-т2)+Мт2(Ь—с)2 |
Ш1' |
|
|||
В |
формулах |
для определения импульсов ударной силы: тх и |
|||||
/ с |
— масса |
и центральный |
момент инерции |
подрессоренной |
|||
2масса подрессоренной части прицепа;
иш і — угловая скорость дерева до удара об опору А и Б соотчасти машины; т
ветственно. Размеры а, Ь, с, h |
и угол |
р |
даны |
на |
рис. 912. |
||||||
|
|
|
|
|
Чтобы судить о величине и |
||||||
|
|
|
|
|
характере |
|
ударных |
нагрузок, |
|||
|
|
|
|
|
действующих |
на подвеску ма |
|||||
|
|
|
|
|
шины или прицепа и на оси, |
||||||
|
|
|
|
|
необходимо |
|
знать |
характер |
|||
|
|
|
|
|
движения |
подрессоренных масс |
|||||
|
|
|
|
|
тх и т2. Для этого |
составляют |
|||||
|
|
|
|
|
дифференциальные |
уравнения |
|||||
|
|
|
|
|
малых колебаний подрессорен |
||||||
|
|
|
|
|
ных масс, решая которые опре-, |
||||||
|
|
|
|
|
деляют искомые величины. Для |
||||||
|
|
|
|
|
упрощения |
|
решения |
задачи |
|||
|
|
|
|
|
обычно делают ряд допущений: |
||||||
|
|
|
|
|
не учитывают |
неподрессорен- |
|||||
Рис. |
93. |
Схема колебаний |
машины |
ные массы, |
машину и прицеп |
||||||
считают не связанными, не учи |
|||||||||||
при |
воздействии |
ударной |
нагрузки |
||||||||
|
|
падающего дерева. |
|
тывают коэффициенты |
сопро |
||||||
|
|
|
|
|
тивления |
подвески и шин и т. д. |
|||||
|
На |
рис. 93 |
приведена схема |
колебаний |
машины, |
которые |
|||||
вызываются импульсом 5 при ударе дерева. Для этой системы, имеющей две степени свободы, если cxdx = c2d2, уравнения коле баний имеют вид [ 1 ] :
x+kax = тх —S^-P(t),
|
|
|
|
|
|
• i + p * 4 = l ™ ± P { t ) t |
|
|
|
( Ц 6 ) |
||||||
где |
х |
— вертикальное |
перемещение |
|
подрессоренной |
части |
||||||||||
|
|
машины при ударе; |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
P(t) |
9 — угловое |
перемещение; |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
— возмущающая |
сила. |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Считаем, |
что при t |
,> т Р ( / ) = 0 . |
|
|
|
|
|
||||||||
|
Общеизвестное |
решение уравнений |
(116) |
будет: |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
/і sin З |
' |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
{ Р = - 7 |
— - |
J /* (з) sinp(Z — a) ds. |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
hp |
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Усилия в подвеске F\ |
и F 2 |
могут быть определены с учетом |
|||||||||||||
коэффициентов |
жесткости |
с\ и с2, |
т- е. F\ = c\X\, |
F2=c2X2. |
Соотно |
|||||||||||
шение между х, |
Х\ |
и х2 |
следующее: X\ — xA-d\ |
?; х2=х-—d2 |
'•?• |
|||||||||||
|
При подвеске малой жесткости выражения для сил, дейст |
|||||||||||||||
вующих |
на элементы подвески, |
имеют |
вид: |
|
|
|
||||||||||
|
|
„ |
|
|
|
cos3 . |
, , , |
diftsinp . |
|
|
||||||
|
|
F l = |
= |
C i S |
( |
т а г г s m k |
t + |
~І\7Р~^ |
S M P T ) |
; |
|
|||||
|
|
п |
|
_ |
. |
cos 3 |
|
|
d2 |
/г sin 8 . |
- |
|
||||
|
|
r2 |
= c2S |
( |
|
|
,— sinAer |
|
} |
— smpr), |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
ҐП[ |
k |
|
|
|
11 |
p |
' |
|
|
|
где k и p — частоты собственных |
вертикальных и |
продольно- |
||||||||||||||
угловых |
колебаний |
подрессоренной |
массы |
т { машины, |
причем |
|||||||||||
k2 = |
c/m, |
p2=cd2/Ii |
|
|
. |
|
|
значения F\ и F2 |
|
|
|
|
||||
|
Время, при котором |
|
достигнут |
максимума, |
||||||||||||
t\= |
1 |
Т. |
|
|
|
|
|
при п; |
= |
1, 2, |
|
|
|
|
|
|
— + - ( 2 д , + 1 ) |
|
3 . . . |
Отсюда |
видно, что |
||||||||||||
при мягкой подвеске ближайшая максимальная нагрузка на нее
проявляется значительно |
позднее самого удара: |
приблизительно |
||||
через |
четверть |
периода |
собственных |
колебаний |
машины. |
При |
ударе |
дерева |
о прицеп |
й = 0 , т. е. |
импульс ударной силы |
на |
|
правлен перпендикулярно к его приемному устройству.
Прицеп целесообразно сконструировать так, чтобы его ко ник располагался над осью колеса, если прицеп одноосный, или посредине между осями, если он двухосный. Тогда будут иметь
место только вертикальные |
колебания |
массы т 2 и выражение |
|
для определения сил в подвеске |
примет |
вид |
|
р__ |
cSs |
^ |
|
|
m2k |
|
|
где с — суммарная жесткость подвески прицепа;
k — частота собственных колебаний подрессоренной части прицепа.
При рассмотрении вопросов, связанных с колебанием систем при повале деревьев, не. учитывались [1] жесткость ствола и упругость кроны, влияние которых на процесс удара, как пока зывают исследования, значительно.
А. А. Дебердеев [44] исследовал влияние упругости кроны, сопротивления воздушной среды и других факторов на соударе ние дерева. Данные вычислений этого автора, сделанные с уче том различных смягчающих факторов, приведены в табл. 11.
Т а б л и ц а 11. |
Значение |
ударных |
нагрузок |
при учете |
смягчающих |
факторов |
|
И м п у л ь с Факторы у д а р н ы х СИЛ, КГС'с
Максимальные
уд а р н ы е СИЛЫ,
w m a x = 2 ^ с
При подвижности |
опор, |
|
|
|
но без учета упругости |
|
|
||
кроны |
|
опор и |
131 |
36,8 |
При подвижности |
102 |
28,0 |
||
упругой кроне |
|
|||
При |
учете подвижности |
|
|
|
опор, |
упругости кроны и |
82 |
|
|
сопротивления воздуха |
19,4 |
|||
Без |
учета перечисленных |
197 |
63,4 |
|
факторов |
|
|||
Согласно |
исследованиям |
А. А. Дебердеева, |
полный |
им |
|||||||||
пульс ударной |
силы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Sc— |
Xj Х2 |
^4 S> |
|
|
|
|
|
||
где >-i — коэффициент |
влияния |
подвижности |
опор; |
|
|
||||||||
А 2 |
— коэффициент влияния |
кроны; |
|
колебаний ствола; |
|||||||||
/•з — коэффициент |
влияния |
поперечных |
|||||||||||
А4 |
— коэффициент |
влияния |
сопротивления |
|
воздушной |
||||||||
|
среды; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
— импульс |
ударной |
силы |
без учета |
смягчающих |
фак |
|||||||
|
торов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a/L, |
b/L, |
|
Коэффициент |
>ч в |
зависимости |
от |
отношений |
|||||||||
M/trii |
и M/m<2 изменяется в |
широких |
пределах. При |
изменении |
|||||||||
отношений a/L |
и |
b/L от 0,1 до 0,8 |
и М/ш\ |
и М/т2 |
от 0,3 до 2,0 |
||||||||
коэффициент |
) ч |
изменяется |
от 0,336 |
до 0,9. |
При тех же |
усло |
|||||||
виях |
X2=0,336—0,645, |
Х3 =0,266—0,988. |
Коэффициент сопро |
||||||||||
тивления воздушной среды равен |
0,88—0,95. |
|
|
|
|
||||||||
