Способы перемещения лесных грузов. Определение усилия, необходимого для перемещения груза.

С помощью подъемно-транспортного оборудования груз мо­жет перемещаться тремя способами. При первом из них груз лежит на подвижной опоре — рабочем органе (рис. 3.1, а, б) или висит под ней (рис. 3.1, в). Давление от груза на непод­вижную опору при этом передается рабочим органом. И груз и рабочий орган имеют общие условия перемещения и одинако­вый коэффициент сопротивления движению. В этом случае уси­лие, необходимое для перемещения груза, передается ему по поверхности соприкосновения груза с рабочим органом посред­ством силы трения (см. рис. 3.1, а). Если это условие не обес­печивается, то на рабочем органе делают выступы, через кото­рые полностью или частично усилие передается грузу (см. рис. 3.1, б).

Рис. 3.1. Схемы перемещения груза

При втором способе перемещения (рис. 3.1, г, д) рабочий ор­ган и груз независимо один от другого находятся на разных или на одной и той же неподвижной опоре. В этом случае рабочий орган перемещает груз перед собой, т. е. толкает его (см. рис. 3.1, г) или тянет за собой (см. рис. 3.1, д). Коэффициенты сопротивления движению для груза и рабочего органа при этом отличаются друг от друга.

Третий способ характеризуется тем, что один конец груза лежит на рабочем органе, а другой — на неподвижной опоре (рис. 3.1, е). Применение подвижных опор усложняет транс­портное устройство и увеличивает его массу, но дает возмож­ность значительно уменьшать сопротивление движению. По­этому перемещение груза с применением подвижной опоры имеет широкое распространение.

При первом способе перемещения груз и рабочий орган имеют одинаковые по величине и направлению скорости движения, при двух других способах скорости их движения по ве­личине и направлению могут не совпадать (рис. 3.2, а).

Рис. 3.2. Расчетные схемы

Лесные грузы имеют большую длину по сравнению с их по­перечными размерами, поэтому различают продольное и попе­речное перемещение. Это влияет на способ захвата груза и ве­личину тягового усилия, необходимого для его перемещения. По величине этого усилия находят размеры рабочего и тяго­вого органов, а также необходимую мощность двигателя подъ­емно-транспортной машины.. Тяговое усилие, приложенное к грузу в процессе движения, зависит от веса груза и сопротивления окружающей среды, к которой относятся воздух и поддерживающие груз опоры. Так как движение лесных грузов происходит, как правило, при небольшой скорости, то сопротивление воздуха весьма мало и при расчетах не учитывается. Сопротивление поддерживающих опор, наоборот, оказывает основное влияние на величину тяго­вого усилия. Это сопротивление представляет собой силу тре­ния, которая возникает между грузом (или подвижной опорой) и опорой, по которой перемещается груз.

Таким образом, величина сопротивления движению (тяговое усилие) зависит от типа опор и способов перемещения груза. Несмотря на различие в способах перемещения груза, к ним применим один общий метод определения тягового усилия, за­ключающийся в том, что рабочий орган, приводящий груз в дви­жение, рассматривается как подвижная опора, а тяговое уси­лие, приложенное к нему, как реакция этой опоры.

Поперечное перемещение груза. Рассмотрим общий случай поперечного перемещения груза (рис. 3.2, б), когда подвижная опора (рабочий орган) посредством опорной поверхности п — п перемещает груз по неподвижной опоре а — а, расположенной под углом а к горизонту.

Движение рабочего органа происходит по прямой т—т под углом . Нормаль опорной поверхности рабочего органа «—'/г составляет с прямой т — т угол у. В процессе движения к грузу приложены следующие силы: сила тяжести груза Q = mg, где т — масса груза, g — ускорение свободного падения, реакции опор в точках А и В — Nа и N_b, силы трения в этих точках Fa = Na и F_b = N_b , где и — коэффициенты трения груза по неподвижной опоре а — а и по

опорной поверхности п — п ра­бочего органа. Кроме того, при неравномерном движении в со­ответствии с принципом Деламбера к центру тяжести груза в направлении обратном движению действует сила инерции Pi = ma, где а — ускорение движения груза.

Реакция подвижной опоры (рабочего органа) N_b является по существу тяговым усилием, необходимым для перемещения груза, а реакция N_a — усилием, по которому рассчитывается не­подвижная опора а — а. При движении груза вверх по опоре а — а сила трения F_a действует в точке А в обратном направ­лении. При >а (см. рис. 3.2, б) подвижная опора п — п сколь­зит по грузу и поднимается по нему вверх, причем точка каса­ния В перемещается по подвижной опоре вниз, а сила трения Fb будет направлена вверх.

Из условия равновесия сил, приложенных к грузу, сумма их проекций на ось х — х, параллельную неподвижной опоре а — а, при щ>а представлена уравнением

N_bcos[( —( + )]—F_a + Qsin -P_i—F_bsin[ —( + )]=0

А на ось у — у уравнением

N_a + N_bsin[ - ( + ) ]- Qcos + F_bcos[( —( + )] = 0.

Решая эти уравнения относительно реакций опор N_a и N_b, получим

N_b = Q __________________________________________________

(1 + ) cos [ - ( + ) ] + ( - ) sin [ - ( + ) ] (3.5)

 

 

(3.6)

Формулы (3.5) и (3.6) применимы для всех случаев поперечного перемещения лесных грузов, когда требу­ется определить тяговое усилие, приложенное к центру тяжести груза, или реакции его опор. В частности, они применимы для всех схем перемещения груза, показанных на рис. 3.1, с уче­том условий его перемещения.

Продольное перемещение груза. В продольном направлении лесные грузы перемещают волоком, в полупогружеином (полу­подвесном) положении, а также на ходовых опорах в погру­женном положении. При перемещении груза волоком он пол­ностью лежит на неподвижной опоре (рис. 3.3, а, положение /) и тяговое усилие T = , необходимое для его перемещения, в зависимости от схемы перемещения определяется по (3.7) или (3.15).

Если груз перемещается в полуподвесном положении (рис. 3.3, а, положение //), то тяговое усилие Т, необходимое для пе­ремещения груза, направлено под углом к горизонтали и при­ложено в точке В к концу груза имеющего длину /. Другой ко­нец груза С перемещается по неподвижной опоре а — а. Про­дольная ось груза составляет с опорой угол В точках В и С приложены составляющие Q и Q_c силы тяжести груза Q.

При движении по наклонной опоре а — а в точке С вдоль оси груза будет действовать тяговое усилие Т_с, необходимое для преодоления сопротивления движению составляющей силы тя­жести Q_c. Для определения этого усилия T_c = , тогда

(3.26)

 

 

Рис. 3.3. Схемы продольного перемещения груз;

 

Тяговое усилие Т, необходимое для перемещения груза, представляет собой реакцию равнодействующей R сил и Ть, приложенных в точке В (рис. 3.3, б), причем усилие Т_b = Т_С, но направлено в противоположную сторону.

По рис. 3.3, б, = 90°- (). Тогда

(3.30)

Необходимо отметить, что переход от перемещения груза волоком (см. рис. 3.3, а) к перемещению его в полуподвешен­ном положении возможен при условии T_y или

(3.37)

При продольном перемещении груза в полупогруженном по­ложении, когда передний его конец лежит на ходовой опоре (рис. 3.3, в) усилие Т_с, необходимое для перемещения части груза Q_c по неподвижной опоре, определяется по (3.26).

Тяговое усилие Т, необходимое для перемещения всего груза Q, направленное вдоль его оси, составит

 

(3.38)