автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Обоснование технологии и параметров устройства сортировки бревен на воде

у. ,

сь "

ЛЕНИНГРАДСКАЯ (ЭДНА ЛЕНИНА ЛЕСЮШШЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ С.М. КИРОВА

На правах рукописи ГРШКОВ ВАСИЛИЙ ЙВШОВ11Ч

Щ{ 630х378.5

ОБОСНОВАН1К ТЕХНОЛОГИИ И ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВА СОРТИРОВКИ БРЕВЕН ПА ВОДЕ

05.21.01 - Технология и машины лесного хсаяйстп-; и лесозаготовок

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискания ученой степени кандидата техютевких паук

Ленинград - 1989

Работа выполнена в Сибирском ноучно-иссяедоватаяьскои институте лесной промышленности (СибИШЛП) г .Красноярск.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - Заслуженный деятель неуки и техюки

РСФСР, доктор технических нэук, профессор ХУДОЮГОВ В.Н.

ОФИДОАЛЬННЕ ОППОНЕНТЫ - Доктор технических наук, стерший

научный сотрудник ЗАХАРЕШОВ Ф.Е. - кандидат технических наук, старший научный сотрудник ШВАРД Д.И.

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ - Шпролестранс

Защита состоится "27" февраля 1990 г. в "И" часов на заседании специализированного совета К.063,50*05 в Ленинградской песотехдачеснои академии инени С.М.Кирова (194018, Ленинград, Институтский пер. 5, главное здание, зал заседаний).

С диссерта^ей можно озиакошться в библиотеке Лесотехнической академии.

Автореферат разослан "20й января 1990 г.

Учёша секретарь специализированного совета

ГУДЦЕВ Р.И.

- 3 -СШЯ ХЛ PAKTEFKCTEHA РАБОТЫ

Актуальность теки. В основных направлениях экошвячесяо-го и ссыльного развитая СССР на 1SS6-1990 а на период до ¿OCO годэ принятых на ХХУП съезде КГСС перед песноя праккЕпен» ности поставлена задача поекснть производительность труда из l-1-lp процштов я снизить себестоимость продукции на 2-3 процента .

В Енпслненин гвсташанзэй задачи важнее места фигадпе-яит водгацу транспорту леса, как наиболее экономично!-/ в ерзв-иении с другим? ЕИДЗИ1 доставки леса потребители.

В соответствии с постанозяением Совета ;#настров PCÍCP долевой лесосплав должен быть прекращен к 1S95 году. Целесообразность перевозки древесного сирья на больше расстояния (до -1C0-2D0 ки) автомобилям в пуштг потребления. ишуя песосгиан, на шдтвергдзетсЛ зкснокическикя tr экологически га рас чёта iít. лесозаготовительные предприятия ранее псставпявияе потребителям древесину росснпьп и не акеетяе еозисзностн сортировать я стачивать её кз берету, транспортирует древесину от мест- заготовок к ссртировочно-сппоточнаа рейдам водгал путёя в й1кропуч-ках í!ítíi автокобильннм транспортом.

Такая тех юл огня работ позволяет сократить время гахезде-нпс в веде несплочеяноп древесина, егозить потери при лесосплаве й ссести до киня^кз загрязнение водной среди.

В 1S88 году по водна» путям СССР потребителям бвло доставлено около £5 млн.*3 древесины. Из этого объёма порядка 45% -пускаегах в егзтав лесоматериалов проходят стадии сортироетчно--cmoTO'niüK работ. Уровень механизации различна* операций на рейдах кер-лно мерен. Сортировка древесина да воде до сих пар остается одник из санах трудоёмких процессов и в основной производится вручнуи. Существующие начина и механизмы для ссртфовки бревен на раде и ¡ее иг галуп производительность к не достигает сякнноп виработкн, педучениой дате при ручной сортировке. У г. "уэквм" кеетом является необходииосгь поштучного разделения и строгой ориотзции Ьрепет по отвод енип к сортировочному коридору или ко р r-¡ !í-r?'i ко ¡ 3' т f.t я и, '{то сдерживает пронзводэтелшость. г.'рсие гага, как пр.;г-ило. o¡s* метиляаёкяи и не могут работать нэ крупномерно;» пес е. ?се ЕЕгеуказэм- j говор'/т о ток, что по-пчгсеше KGKtstc!fCí.'o¡i щпСотки из сортаровочно-стоточнах ре.ч-

- '4 -

дах, -снижение металлоёмкости иаиин 'применяемых для этих цепей на основе операцийнэ -требующих обязателшого поитучно-го разделения и строгой ориентадм бревен является актуальной проблемой.

рвл}>работу, :ПОвивение еФФектявнооти сортировочных работ на лесоаплавннх.рейдах дутом создания высокопроизводительного сортировочного устройства.

Научная новизна. Разработана математическая модель tpo-цесса дестабияиэавц* щети бревен-в зависимости от их reo- • метрических характеристик в параметров водного потока;

преда сиен метод для определения производительности различных сортировочных нехадаэюв, учитывающий процентное со-держише и вчаиииоерасположение бревен ;

разработано >нзвое „устройство ы технология сортировки • бревен на соде фи ■ помощи модулей работавших без остановки свободно движущейся ¡цети. Установлена голуэмшрические и эмпирические зависимости для расчёта конструктивных параметров ютаниамов стабилизации и удаления бревен.

Практическая ценность. Полученные в результате исследо-; вашй аналитические вввисимости для инженерных расчётов основных параметров сортировочного устройства позволяют .обоснованно подходить к выбору и разработке новых конструктивных решений tpj проектировании сортировочных механизмов с • требуемой производительности). Результаты могут быть и с пол ь-80ванн при расчёта параметров свободного движения и развороте отдельных бревен, сортиментннх и хлыстовых пучков, разработанный на основании исследований сортировочный кодуль KHP-S9 позволяет увеличить фоизводитепьность труда на рейдовых работах при сортировке крупномерной древесины в 2,0 -2,5 раза, при атом уменьшится сроки нахождения в воде несплоченной в пучки древесины. Сортировочный модуль ЦПР-99 предназначен для работ» как в составе система машин ЛС .8.061, так м самостоятельно деи сортировке крупномерного леса на лес ос плавных рейдах и бассейнах лесозаводов, особенно в районах Сибири и Дальнего Востока.

Обоснованность явучинх положении. Достоверность полученных научных положений и выводов подтверждена результатам« модельных и натурных экспериментов. Материалы эксперименталь-

- 5 -

них исследовании обработаны методами математической статистики прей существенно о исполюовпшем SBM.

Реализация раоотн. На основе результатов проведенных исследований разработан omiTiiuti образец сортировочного модуле ЦЛР-39, который в шшгацио 1987 года успешно прошел при-ёмочнне иопктшшя п Тасеевской СГО TÎD "Краеиоярсклеспрон'.' В 193В году заводом "Краслесавтоматика" (г.Красноярск) изготовлен гол ото И образен модуля 1ЩР-99 и в навигацию 1909 года он внедрен на сортировочно-сгаоточнои реДде Мэтнгинс-ного Л1К ТГО "Красноярсклеснром; Годовой экономический эффект от виодряния модуля ljnP-99 составляет 18,9 тыс.руб.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и получили одобрение ни научно-технических конференциях моло-дих учёных и специалистов ЦШИЛесосппава (i960, 1984 гг.), ira научно-технической конференции Сибирского технологического института р 1989 г. и на секции Учёного совета Сиб-штп я 1969 г. -

Пуоликеция. Мзтериалн диссертационной работы опублико-i'Jhh в восьми печатных работах, в том числе получено авторские С141дегел ьстоо ьа изобретение и положительное решение гански на промышленный образец.

Сбгси райотн. Днис ерта циожая работа состоит ни вврде-нил г;лт>1 разделов заключенияt' списка литература и приложении. работы наложена hj 192 страницах, иллюстрирована '¿\ то блица си и 29 рисункам). Список литература включает 103 паимяюиания, на них 4 ли иностранных язнких.

Работ а р ь пол л ела в соответствии с государственным заказом Технического у правд имя ¡¿".»¡леспрома СССР на создание устросстии ,ипя сортировки крупномерных бревен нз воде.

Но аавд-ту »иное? тс я : результаты исследований процесса свободного п<?[лмгаи1ия поперечной нети древен в водном потоке ;

«■«■год о>1(>&де;1Г1н;я предельной производит елжости сортировочных ;-'еха1.и:.н-:ир с учетов процентного содиргзния сорти-hci'top il их вкьимии) р ас положения ;

технолшид и параметры устроьстиа сортировки Орева на голе.

- 6 -СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы', указаны направление и цепь диссертационного исследования, изложены основные положения вьяосимве на защиту, научная новизна и ценность работы.

1. Состояние вопроса и задачи исследовании. Проведен анализ технологических схем сортировки бревен на воде; устройств для установки и поддержания поперечной щети, а также механизмов для удаления бревен из щети. Исходя из анализа механизированная сортировочных устройств их условно модно разделить на два типа: сортировочнне маиинн и сортировочные модули. Первые одновременно рассортировывают все бревна, а вторые из общей массы бревен ввделяот одну или две группы сортиментов. Во второй случае, чтобн рассортировать вси древесину, надо использовать набор из нескольких модулей. Исследования проведенные в СибНИИЛП и ЦШИЛесосплова показали, что необходимую производительность на сортировочно--сплоточкьх работах можно получить только при использовании комплекта высокопроизводительных сортировочных модулей, работавших без остановки поперечной щети. при разработке такого модуля возникла необходимость в определении рациональных параметров механизмов стабилизации и удаления бревен, проверки их работоспособности. Готовых эффективных механизмов и устройств, служащих для этих целей, а также методов их расчёта, как в СССР, так и за рубежом не выявлено.

При свободном перемещении на течении бревна сов ершист поступательное и вращательное движение (вокруг вертикальной оси). Результата изучения поступательных перемещений различных л ее отранс портних единиц изложены в трудах И.П.Донского, В.В.Звонкова, В.Н.Худоногова, С.Х.Будкка, ¡>;.М.Овчинникова, В.Я .Харитонова и многих других авторов. Исследованиям принудительного вращательного движения пучков и пачек бревен -посвящены работы БД. Еарабанова, К.АЛекалкинэ и В.Н.Еала-

баева. Однако свободное перемещение бревен на течении изучено недостаточно. Исследования различных технологических процессов сортировки древесины на воде позволили выбрать рациональный способ сортировки бревен при помощи модулей,

- 7 -

образущих главный сортировочный коридор, состоящих и & плавучего основания, мехашэма стабилизации и разобщения поперечной щети бревен, выталкивающих механизмов и ускорителей продвижения бревен.

Поставлены задачи для теоретических и экспериментальт ннх исследований, включающие:

исследование процесса свободного перемещения поперечной щети бревен в водном потоке;

разработка метода для оценки про из водит ел мости сортировочных механизмов с различными принципами работы;

разработка сортировочного устройства и е^о основных узлов с параметраш, обеспечивающим« заданную производительность и определение экономической эффективности нового устройства;

2. Исследования процесса стабилизации щети брёвен и выбор рационнльной конструкции стабилизатора. Для решения вопроса о необходимости установки на каждом модуле сортировочном стабилизатора поперечной щети и определения расстояния между ними рассмотрены действия факторов нарушающих упорядоченное положение щети и на зависящих от деятельности людей, таких как геометрические размеры бревна, неоднородная его плотность по длине и сбекистость.

Движение Древен поперечной щетью представили как состоящее из поперечного перемещения под воздействием составляющей, силы тяжести (массы) и вращения относительно вертикальной оси. Рассматривая отдельно составляющие движения одиночного бревна длиной Ьг относительно поверхности воды получили два уравнения с дцумя неизвестными {СО и

1»д « ^ У"

(х

и " ц-<г

О)

о

Ч. ~ -V, ^ . ........ ..,-..,

Р п и (2-).

где и -/ - плотность древесина и воды; ^ - ускорение

• свободного падения; "а" и М - положение центра вращения

и угловая скорость вращения бревна; с/„ш, , -диаметр

_ 8 -

и осадка шнимального торца бревна; JfnJ - козф^ицишт _ сипротивлешя воды при вращении; [.р - уклон реки; L-сбе-кистост ь бреша.

Решив уравнения (1) и (2) дня расчётного брезш ( ci-= 0,3 u, Ls = 6,5 и) определили "а" = 0,07 Lf и его у главу и скорость вращения со = 0,0049 рад/с. При атом угол поворота бревна при1 движении между сортировоччьш дьорикаш составит If? = 0,1254 рад. или

Для определения угловой скорости и угли полорота поперечной щети, состоящей из нескольких бревен воспользовались результатом! исследований для одиночного бревно с введение« поправочного коэффициента разворота Кр, учитывающего взаимное влияние сплавляемых бревен. Для фактических расчетов, с точностьс 7-9%, за даггр вращения ыокно принимать торец бревна имеющий минимальный диаметр, т.е. "а" =0. D этой случае получено уравнение для определения угловой скорости вращения щсги , состоящей из Ц - штук кошлш в одну сторону расположенных бревен,

- _ , ^/wjÎT^LXjxVK

U

Значение коз^фициеша, К^ колеблется в пределах от О до 1. С веротяностью равной подряд коьлиш в одну сторону, может бать расположено не более трех бревен. росчоты показывают, что при принятом расстоянии, иевду створит сорти-ровочних ворот угол подхода бревен к выталкивающей механизмам ножет составлять до 25° т.е. геометрические параметры бревен оказывают существенное влияние на дестабилизации как одиночного бревна, так и поперечной щети. Кроме того, первошЧаль-нне иыцупьсь вращводие бревна по инерции, свальные течения и т.д. зще более ухудшают условия поддержания упорядоченного расположения бревен в щети. ГЬэтоцу' через определенные рас- -стояния, в зависимости от предельно допустимого угла подхода бревен к витапкиЕаощим механизмам, необходимо устанавливать стабилизаторы пиперечно!» щети. Предельная угол подходи бревен

- 9> ~

к выталкивающим механизмам найден, экспериментальным путём.

Экспериментальные исследования показали, что при наличии какой-либо преграды" на пути принудительного перемещения бревен, например, с помощью лопастного колеса, происходит быстрая установка, бревен в упорядоченную поперечную теть, разворот бревен и их ориентация осуществляется аа счёт пары сил, действующих со стороны перемещающейся лопасти колеса и преграды. В качестве такой преграды выбран, поплавок установленный под некоторым углом к потоку в зоне вращения лопастного колеса, закрепленный под водой шарнирно своим ниа-

Рис.1. Схема стабилизатора поперечной щети бревен

1 - лопастное колесо; 2 - поплавок; Э - ось вращения поплавка .

Необходимый запас плавучести поплавка определен из условия его работы на течшии

К > М„ + Мг , (4)

где М„ - момент сил запаса плавучести попиавка; Мц --мо-иент сил действия от набегающего потока; Мг - помёмт сил от давления на поплавок бревна, подаваемого лопастньм колесом из косой тети. р л , ряпоа а. /

где Сп - коэффициент сопротивления поплавка, зависящий от форш поплавка, определений экспериментальный путём; ¡_и£*~ -длина и внсота поплавка; ^„-скорость потока /

где К - коэффициент зависящий от расположения бревна под лопастью колеса К = 0,7 ; ^т - коэффициент трения металла по дереву; Тк - заглубление лопастного колеса в воду.

Вращение лопастного колеса стабилизатора влияет на лоток, а следовательно на иомент сип сопротивления поглавка. В обием случае момент действующий на поплавок от сил течения потока и дополнительного потока, создаваемого вращением лопастей колеса, зависит от следующих факторов

где бп,с6 - ширина и угол наклона поплавка; беараз-

мерний параметр форш поплавка; радиус и частота

вращения лопастного колеса; уи - коэффициент вязкости води.

Зависииость (7) можно определить экс пери ьелт ал ьньм путём. На основе УГ -теорсыв её юно преобразовав к виду

М *

-[ ( , / А' Г Ч» Пк , Тк Р \

где р^ ^ Ке ~ числа "^РУДэ " Рейнольдсб'ь

В результате проведения предварительных экспериментов был сделан внбор формы и размеров поплавке. Редиус лопастного колеса ( =1,0 и), количество лопастей и величину > их ааглубления в воду (Тк =0,3 к) внбрали из условия беспрепятственного прохождения через стабилизатор бревен с максимальным диаметром равннм 100 си. Частоту вращшия лопастного колеса ( Пк = 5 обЛин) ввбрали из условия исключения

- 11 -'

волнообразования с одной стороны и обеспечения ваданной пропускной способности стабилизатора равной 4,0 - 4,5 тнс.м3/ /сивну, с другой стороны.

На первом этапе экспериментальных исследований определили коэффициент сопротивления поплавка. Из факторов входящих в уравнение (8) и влияющих на коэффициент лобового сопротивления ¿"i. , -jr- , - для нашего случая величины постоянны для модели и натуры. Для тел плохообтекаемой формы величина сопротивления мала по сравнению с лобовым сопротивлением, поэтому в качестве переменных факторов выбраны число Фруда, а также положение поплавка относительно набегающего потока, т.е. угол наклона Jis . Без учёта влияния работы лопастного колеса на поплавок была использована зависимость

г,____|FJ). в)

Эксперименты проводились в закрытом лотке на моделях, выполненных в масштабе 1:10. Мэиент сип сопротивления поплавка-замеряли при помощи грузов, подвешиваемых на властичной' нити через катушку, расположенную на оси вращения поплавка. Числом Фруда варьировали от 0,06 до 0,24, а углом отклонений поплавка от 0 до 35° После обработки результатов энспериыен--тов на ЭВМ установлена слабая теснота связи между коэффициентом сопротивления поплавка Сп и числом Фруда в исследуемом диапазонз. . .

Зависикость ln-j(cL)' можво принять линейной

Сп = 1,243 - 0,01.3с/• (1С)

Показатель точности уравнения составил 1,9%. Полученные данные меньше на 20-22% значений для квадратного öpyca или пластины соответствующих размеров, поставленной нормально к потоку, что обменяется обтекаемой формой профиля поплавка.

На втором этапе исследований сначала определили рациональное взаишое расположение поплавка и лопастного колеса. Графические проработки и эксперименты показали, что верхняя цилиндрическая часть поплавка должна находиться на границе траектб-рии вращения лопастного колеса, при атом предварительный угол наклона поплавка 0С должен быть 30-35° относительно верти- , кальной оси. Б этом случае, независимо от диаметров бревен,

- 12 -

лопасть колеса непосредственно сникала их е-кроики поплавка. При определении моменте сил действующих на поплавок от потока, создаваемого совместно течением и лопастньм колесом.час-тота вращения лопастного колеса била принята постоянной и равной для натуры 5 об/юн, Предваритад ьный угол отклонения поплавка принят « 30° Путём подбора грузов создавали момент сил сопротивления 'поплавка необходимый для удержания его на заданной угле'отклонения, т.е. </, = 30? Числом Фруда варьировали в прежних пределах. Характер полученной зависимости изображен графически (рис.2).

На основании полученных экспериментальных данных (см. рис. 2) и с учётом выполненных расчётов по форцуле (6) максимальный момент сил запаса плавучести поплавка должен быть

М^ 1530(átn¿J.

___

6О0

500

¡iOO

300

гоо

<00

1

/

А и ,1

г t *

// у

/

/ /

/ у

ЦОв 0.¡O QM t}!S

Fx

-рис.2. П)а$ик показывавший характер изменения......

момента сил'сопротивления-поплавка в зависимости :-1 - от давления свободного потока; 2 - от давления потока, создаваемого течением реки й вращением лопастного Колеса стабилизатора.

- 13 -

фи этом моменте наблюдается уверенное выравнивание косой чети бревен, подошедшей к. стабилизатору под углом.до 60--6ЕР и допустимый угол подхода, бревен > не зависит .от, относительного диаметра бревен и числа Фруда.

Э. Исследование процесса сортировки бревен из поперечной щети и выбор рациональной конструкции выталкивающего механизма. Для выбора типа выталкивающего механизма при сортировке бревен на воде проделан аналие предельной производи тел шос та различных схем сортировочных модупей работающих с остановкой и без остановки поперечной щети в сортировочном коридоре.

, В случае остановки поперечной щети условие обеспечения заданной производительности записывается

где ц- машинное время, необходимое для. удаления, бревна;

- коэффициент, учитывающий использование рабочего времени; средний объём ввделяемого. сортимента бревен; Пг- часовая пропускная способность сортировочного коридора; |цл-доля длинномера в общей массе бревен; %п~ среднее время ожидания подачи очередного бревна, подлежащего отсортировке.

Для определения времени подачи tn теоретически получена зависимость уэ .

Па1ч<£р = У'Л„& ¡-Л ЩПЧ)>_ (12).......

гДе среднее количество бревен в плотной щети; С-ко эф-,

фициент сопротивления; М - масса бревен плотной щети с присоединенной массой воды.

Расчёты по-формуле (11) и (12) показывают, что сортировочные модули, работающие с остановкой поперечной щети' могут обеспечить заданную пропускную способность сортировочной сет-• ки, равную 4500 ы3/сиену, при содержании-выделяемого сортимента в общей массе бревен не более 5 %, фи установке сортировочных модупей работающих без остановки поперечной щети возможность удаления всех бревен рассматриваемого сортимента зависит ае только от цикла машинного времени выталкивающего

- 14 -

механизма, но и от расположения бревен сортимента в йети. Если механизм не сможет уделять иа тети последнее из И --штук расположенных рядом бревен данного сортиментато вероятность пропуска по отношение ко всецу удаляемо^ сортименту, доля которого равна составит 4

РфГ-«^)<13)

Результаты расчётов гю фэрцуле (19) приведены в табл.1

Таблица 1

Вероятность пересортицы в %

ИГ ш / Расположен» е ! бревен 1 /...... 4 Содержание сортимента бревен ¡г, ~ 5 " 1 "10 Г 15~ " в общей массе у.________ 20 1 "25 < .

1 от | 4,51 , 8,10 10,30 12,80 ; 14,06

г" ооеао 1 0,32 0,81 ! 14вЗ 2,56 5,52

э ооееео ; 0,01 0,08 ; 0,24 0,51 0,88

4 ошево | - 0,01 ; 0,04 0,10 0,22

5 ошшо .] 1 0,01 0,02 ; 0-05

6 оеоое | --------1 0,23 ; 0,81 : 1,63 2,56 ; ".3,52

где 0— бревна ввделяемого сортимента; 9 - пропущенные бревна.; О - прочие бревна,.. ....... ......

- Согласно табл^ 1 сортировочное устройство для-обеспече-ния допустимого процента пересортицы, как минимум, долзмо иметь возможность удаления из поперечной тети двух рядом ■ расположенных бревен. ......................- ■-

В случае установки-двух толкателей и 255», при пропускной способности коридора 45СХ) ма/смену, ^^ 4-,5 с. Таким образом наиболее рационально использовать модули, где удаление бревен производится спареннн» стационарными механизмаш, работавшими беэ-остановки поперечной дети. При атом:

1) цикл внталкивания бревна должен оставаться постоянным вне зависимости от размеров и плотности древесины;

•2) в нерабочем^ остоякии угор не должен мешать свободному прохождению под ты поперечной щети бревен;

3) допускалась возможность выталкивания бревна, подходящего под некоторым углом к плоскости действия толкавшего упоре.

- 15 -

Первоцу требование а наибольшей степени удовлетворяет гидравлический привод толкателя, фи известных времени разгона tp и конечной скорости выталкивания , усилие на упоре толкателя Р , при разгоне бревна, определили иэ форцу-

ШИм

/Чг е (14)

Второцу требование к выталкивающее устройству удовлетворяет предлагаемая схема толкателя (рис.3), фи условии соблюдения определенных соотношений между массам наретки

Рис.3. Схема толкателя

^х.х " ^р.х ~ сипи Двивувдя каретку толкающего упора при холостом и рабочем ходе, соответственно; Ф, - угол наклона упо~-ра; (у^ - тяагрсти упора; - расстояние от цштра тяжести упора до оси вращения; ^ - расстояние между креплением приводной цепи и осью вращения упора. . .

В случае, если время разгона каретки до скорости-1)„ меньше времени её движения Х^ , "о условие подъёма упоре толкателя при холостом ходе

лы

1С-

- 16 -

2%(№) с и^-т , (15)

Если ¿3 Ьс, то условие подъёма упорв

& , (16) Г1 ШЖ^ Рхх , 10

где Д, - момент инерции упора относительно т.А;т - угол подъёме упора• - расчетное расстояние двикешш каретки.

Для определенна предельного угла подхода бревен к выталкивающему механизиу получена полу эмпирическая завися-

где . коэффициент зависящий от точки приложения выталкивающей силы по длине бревна и сцеплений' шипов упора Км-с бревном;

- смещение приложения наталкивающей силн по ширине бревна, в пределе равном половине ширина ыевду шипаш удора; Су- ко-зффици &1Т гидродигаки чес кого еопротивя ешя в направлении аврв-иез,ешя бревна.

Однако при определенна коэффициента^ экспериментальным путём получена-сложная зависимость и форыула (17) окажется довольно елояной для [фактического применена, Более простая зависимость получена при определении предельного, угла подхода бревш чисто экспериментальным путём. В общем случае предел ь-' ннй угол ^ пред. зависит от следующих величин

1 . (19)..

где А - координата прилоиения внешней силы; ЬТ - скорость выталкивания бревна; 1/па- скорость поперечного перемещения бревна. -

Уравнение (18) с помощью У/ -теоремн представлено в безразмерной форме ^ ^ д

• ГГ' ~П~'

(19)

где^ ru.Fi.it - чйвло Фруда при внталкивании и поперечном шремешедаи бревна, соответственно.

У толкающего упора дошшо бнть как минимум два шипа, раа-несенкнх на максимально вобмокнус ширину а зависимости от ми-

ни нал ьного диаметра бреша. Величину смещения внешней силн приняли |L,= 0,05 "м. Коэффициент сцеплания шипов толкающего упора Ксц зависит от вертикальной динамической нагрузки на брешо. Конструкция упора выполнена таким образок, что чем больше скорость движения цепи опускающей упор, тем больше коэффициент динамической нагрузки. Для достижения необходимой пропускной способности сортировочного модуля до 4,0 --4,5 тыс.м3/спецу, скорость продвижения бревен в коридоре должна лекать в пределах 0,3-0,6 и/с. В опытах в качестве переменных факторов выбраны: = 0;025 -г 0,200; i-0,30? ; R.T= 0,125 т 0,251 ; 0,033 f 0,075. Плотность древесины принята постоянной Jo = 800 кг/tfl

Исследования проводились в натурных условиях с натурны-ци объектами на экспериментальных образцах выталкивающих механизмов, установлен«« на плавучем основании.

Предварительные эксперименты показали, что математическая кодель искомой зависимости будет квадратичной. Для определения коэффициентов регрессии был поставлен многофактор-ннй эксперимент по оптимальному плану В^; Обработка опытных данных внполнена по стандартной методике. В результате получена регрессионная модель вида:

- 8,4+ 74,S§ + 40,6-g; + 191,2Г,Т+ 294,7 Г,п -

- 501,7-а- " 60,6f, - BpS,9 F,r - 2E23,9fw. - (20)

- ЗсО.гД/ + 655,2 t(rjj + 198,вЕ.т^г - 241,7^- ,

Модель адекватна, т.к. Р расч. = 1,52, a F табл =1,80. д

Зависимостью (20) можно пользоваться при 0,025. Используя получениуо зависимость определили предельный угон подхода расчётного бреша к выталкивающему механизму. При этом приняли ty ■= 4,5 с, т.е. kr = 0,150; ргя. = 0,063;

-- 0,231. Получили 'fj-.^- 21° что подтверждает необходимость установки стабилизаторов поперечной щети на какдом сортировочном модуле.

- 18 -

Практическое использование рёзулматов исследований и технико-экономические показатели сортировочного модуля.

Проведенные исследования послужили научной осноюй для создания сортировочного модуля ЦПР-99, состоящего: из плавучего основания, на переднем мосту которого закреплен стабилизатор поперечной тети; для подачи отсортированных бревен в дворики - двух спаренных гидроцепных выталкивающих механизмов и двух струнных ускорителей ЦПР-133 А, установленных в воротах двориков.

В этой главе показано использование результатов исследований при определении конструктивных параметров поплавка стабилизатора и выталкивающего механизма. Технико-экономические показатели модуля ЦЛР—99: производительность по чистому времени работы (при 0,3 w3), ма/ч не менее - 200; длина ■ сортируемых бревен, м - 4,0 * 6,5; их диаметры, см. -14 f flOO; конструктивная масса, кг - 15800; установленная мощ-. ность, кет - 45,0,

Параметры стабилизатора: а) лопастное колесо: диаметр, и - 2,0; длина, м - 6,5; заглубление лопастей в воду, и--• -0,3; частота вращения,-об/мин —5,0; мощность привода,квт,--4,0..б) поплавок: длина, м -5,5; высота, м - 1,1; предварительный угол наклона, градус-30-35; максимальный момент сил запаса плавучести, Н ' м - 1530' (зч!<¿).

Цикл работы спаренных гидроцепных толкателей, работающих без остановки поперечной щети f. = 4,5 с; ход толкающего упора, к - 2,5; усилие выталкивания р, Н -4000; привод гидравлический, мощность насосной станции, квт - 7,5.

- Годовой экономический эффект составляет около 18,65 тыс .руб.

В приложениях к диссертации приведены: 1) статистическая обработка результатов исследований; 2) Акт приёмки опытного образца модуля ЦПР-99; 3) Расчёт экономической аффект«вности сортировочного модуля ЦПР-99,

- 19 -

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В результате исследований обоснована технолотя сортировки бревен на воде при помощи сортировочных модулей, работающих без остановки свободно движущейся поперечной щети.

2. Причинами внзнваощиш деформации упорядоченной поперечной тети при свободной движении на течении являются кроме субъективных факторов и объективные, такие как геометрические размеры бревен и параметры водного потока. Расчёты пэ уравнениям (1), (2), (3), полученные для определения параметров скольжения и вращения бревен указввают на необходимость установки стабилизаторов поперечной щети.

3. В качестве эффективного способа стабилизации поперечной щети предложено устройство, состоящее из лопастного колеса и поплавка, закрепленного под водой иарнирно своим нижним концом. Предварительный угол отклонения поплавка относительно вертикальной оси рекомендован равкнм сС =30*35° максимальный момент сил'запаса плавучести 1530'(4^т^), Н.м, (форели 4,5.6). При этих условиях гроисходит вырашива-ние щети бревен, подошедшей к стабилизатору под углом до 60-т

и допустимый угол подхода бревен не зависит от относительного диаметра бревен и числа Фруда.

4. При расчётах сил сопротивления поплавка стабилизатора следует принимать коэффициент сопротивления равный

Сп = 0,80 * 0,85 (зависимость 10Ь

5. Выбор способа и цикла удаления бревен из поперечной щети, в зависимости от пропускной способности сортировочиьх систем и процентного содержания выделяемого сортиыетта, определяется зависимостями (11), (12) и табл. 1. Для обеспечения пропускной способности системы равной 4500 м3/ смену и содержании пндепяемого сортимента в общей массе бревен равном

Уь = 25%, необходима установка двух толкателей с циклом работы каждого 4,5 с.

Р. Предложена новая конструкция зытчлкивамщего механизма (а.с. № 1289 779 .СССР), усилие на упоре толкателя при разгоне бревна определяется из формулы (14), Р = 5000Н, а условия работоспособности толкапщего упора зависимостями (15) или (1р).

7. Предельный угол подхода бревен к выталкивающим механизмах не должен презышать ^ б,пред. = 15-г 21° (зэвиси-

- 20 -

мости 17,20), что подтверждает необходимость установки стабилизаторов на каждом сортировочном модуле.

G. В результате исследовании разработана и оОоснопаш общая компоновка сортировочного модуля ЦЛР-9Э (положительное решение звявки на промышленный образец N 47708. СССР). Модуль ЦЛР-99 состоит: из плавучего основания, на переднем месту которого усганоьлен стабилизатор поперечной мети; 4-х гидроцепных выталкивающих механизмов (по два на калдаи сортировочный дворик) и двух струнных ускорителей ЦЛР-И"-? Л, расположенных в сортировочных воротах.

9. Основные параметры модуля ЦЛР-Э5: производительность (при = 0,3 м3) - 200 t.i?4; диаметр перерабатываемых бреосн-

-14т 100 см; длина бревен - 4,0-6,5 и; осадка в рабочем положении - 1,1 м; металлоёмкость - 15800 кг.

10. Сортировочный модуль ЦПР-&9 рекомендуете* иеншьзо-шть на сортировке бревен н бассейнах лесозаводов и ir.wmix складах леспромхозов, примыкающих к рекам инводимых из-под молевого сшаво, где по экиношческим или гидрологическим условиям не возможна береговая сплотка.

11. Годовой экономический эффект от вно'фенпя сортировочного модуля ЦПР-99 составляет 18,9 тыс.руо.

12. Результаты полученные при испьтакиял опчтного образца модуля ЦПР-SS (производительность иода ля, н ообх.-димый ш мент сил запаса плавучести поплавка, величина углу ого предварительного отклонения, работоспособность тст'лкцпх механизмов) с достаточной для практического и с пол ызонанпя точностью согласуются с выпопнашныи теоретическими рнече'тами и проведенными экспериментальными исследованиям! на моделях и натуре.

По теме диссертации опубликованы следу щи о jinf.oTij :

1. П>ишов В.И., Балабаев Ь.Н. Свободнее переметение поперечной тети бревен в водном потопе.- В кн. "Уихиш.зация работ на лесосплаве: Сборник трудов ЦШиЛесошп >яалесная промышленность, 1984, с.88-93;

2, рал а баев Б.Ч., Грвыков В .П. Определение «еоСхсдимого цикла работы устройств для удаления Сревсн ну поперечной щети при заданной производите!;шости сортировочных соток. "Сибирский научно-исследовательский институт поспел пиоч^ипенноета . Красноярск 1ÔÛ5. Дел. в ОШПКсПлеспрои, !( 1403 л С ;

- а -

3. Грииков В.И. "Определение конс.т;рукгминг параметров подвижной части манипулятора продольного пере кеде «и я бревен по воде.- Сибирский научно-исследовательский институт лесной промнппенюсти. Красноярск 1986. Деп. в ВНИШЭИлеспром

í 2388-лб 88. •

4. Грииков В.I!. Стабилизатор поперечной щеги бревен конструкции СибШИПП. - Сибирский научно-исследовательский 1нститут лесной промышленности Красноярск 1988. Деп. в ВНИШЭИлеспром 1988 г. fr 2391 - лб 88.

5. Балабаев В.Н., Пагрин АЛ., Тришхов В.И. Устройство [(ля подачи бревен из поперечной тети Р.И. "Лесоэксплуатация « лесосплав"* 12, 1978. >■..•••-

6. ТришковВ.И., Суханов В. К ¿Модуль сортировочный ЦПР-©9• P.Jíi Лесоаксгауетация и лесосплав. * 3, 1989 г.

7. A.C. 12Э9779 (СССР). Устройство для подачи бревен -ig поперечной щети. (В соавторстве). - Опубл. в Б.И., 1987,

»68. Заявка на промышгенння образец № 47706 (СССР).

Модуль сортировочного коридора для лесосплавных работ. (В соавторстве). Положит.решение ог 2?.05.88 г.

Просим ваш отзывы по автореферату обязательно в двух экзетиярах с завереннвш подтслю направлять по адресу: L94018, Ленинград, Институтский пер., 5, Лесотехническая JHадешя, учёноиу carperapD.

[Ю.дп.к. печ. 27.11.89 АЛ 02397 За к. 174

Формат 60 х 90 1/16. Бумага тип. I» 3. Объём 1,0 п.л.

Тираж 100 экз. Бесплатно.

'отапринг СибНИИЛП, 660049 Красноярск, уп .Урицкого,. 117