Wydział Leśny Akademii Rolniczej

im. Augusta Cieszkowskiego

w Poznaniu

Katedra Techniki Leśnej

Obliczenia trakcyjne taboru zrywkowego

Wykonali:

Piotr Szyszko

Michał Wudarczyk gr. B5

Poznań 2004

Zadanie 1.1

Określenie siły uciągu potrzebnej do zerwania dłużycy.

Dłużyca ma ciężar Q [kN]. Wyznaczyć wartość chwilowej siły uciągu P_w [kN], która jest konieczna do ruszenia dłużycy z miejsca oraz stałej siły uciągu P_u [kN] koniecznej do utrzymania dłużycy w ruchu. Podłoże, po którym odbywa się zrywka charakteryzuje się współczynnikiem oporów zrywki f_z oraz kątem pochylenia α.

Dane:

Q = 10.0 [kN]

α = 0,7

f_z = 10^°

Zrywka w górę stoku:

P_u = Q(f_zcosα +sinα)

P_u = 8,595 [kN]

Zrywka w dół stoku:

P_u = Q(f_zcosα -sinα)

P_u = 5,195 [kN]

Chwilowa siła uciągu potrzebna do ruszenia dłużycy z miejsca:

P_u' = Q(1,5 f_z cosα +sinα)

P_u' = 1,204 [kN]

Wnioski:

Z powyższych obliczeń wynika, iż bardziej korzystnym kierunkiem zrywki jest kierunek zrywki w dół stoku.

Zadanie 1.2.

Określenie siły uciągu przy zrywce drewna na urządzeniach pomocniczych.

Dłużyca o ciężarze Q = [kN] zrywamy przy użyciu dwukółki o ciężarze G_p = [kN]. Dane zależne od podłoża:

• niemianowany współczynnik oporów dwukółki f,

• współczynnik tarcia końca dłużycy o grunt f_t,

• kąt pochylenia terenu α .

Obliczyć wielkość siły uciągu P_u [kN], która jest konieczna do zerwania dłużycy w sposób:

• półpodwieszony za odziomek,

• półpodwieszony za wierzchołek,

• podwieszony.

Dane:

Q = 10,0 [kN]

G_p = 2,2 [kN]

f = 0,18

α = 10°

f_t = 0,6

k = 0,4 - 1,0

Zrywka półpodwieszona za odziomek (k = 0,6):

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

P_u = 7,72 [kN]

Zrywka półpodwieszona za wierzchołek (k = 0,4):

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

P_u = 6,72 [kN]

Zrywka podwieszona (k = 1,0):

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

P_u = 4,24 [kN]

Wnioski:

Z obliczeń wynika, że najbardziej korzystnym sposobem zrywki jest zrywka podwieszona. Jest to spowodowane brakiem tarcia końca dłużycy o grunt, jedyny opór to opór toczenia dwukółki.

Zadanie 1.3.

Wyznaczanie wielkości jednorazowego ładunku zrywanego przez sprzężaj konny.

Wyznaczamy maksymalny ciężar ładunku Q [kN] zrywanego parą koni przez wleczenie i za pomocą dwukółki w różnych warunkach pracy, przy ciężarze konia G_k[kN], ciężarze dwukółki G_p[kN], współczynniku oporów zrywki f_z, współczynniku oporów przetaczania dwukółki f, współczynniku tarcia dłużycy o grunt f_t i kącie pochylenia terenu α. Przy zrywce półpodwieszonej przyjmujemy, że na urządzeniu pomocniczym umieszczony jest odziomek zrywanej dłużycy (k = 0,6).

Dane:

G_k = 8,0

G_p = 2,2

f_z = 0,6

f = 0,27

f_t = 0,45

α = 10°

*siła uciągu w [kN] - dla konia ciężkiego

P_u2 = P_u γ (γ - współczynnik nierówności pracy = 1,96)

Wielkość jednorazowego ładunku przy zrywce przez wleczenie parą koni w dół stoku:

1. przeciętne warunki pracy

Q = [P_u2 + 2G_k tgα ] / [f_z - tgα]

Q = 11,49 [kN]

2. krótkie odległości (do 200 m)

Q = [P_u2 + 2G_k tgα ] / [f_z - tgα]

Q = 15,89 [kN]

3. krótki zryw (do 10 s)

Q = [P_u2 + 2G_k tgα ] / [f_z - tgα]

Q = 55,18 [kN]

Wielkość jednorazowego ładunku przy zrywce za pomocą dwukółki parą koni w dół stoku:

4. przeciętne warunki pracy

Q = [P_u2 + 2G_k tgα ] / [f_z - tgα]

Q = 28,51 [kN]

5. krótkie odległości (do 200 m)

Q = [P_u2 + 2G_k tgα ] / [f_z - tgα]

Q = 39,73 [kN]

6. krótki zryw (do 10 s)

Q = [P_u2 + 2G_k tgα ] / [f_z - tgα]

Q = 141,47 [kN]

Wnioski:

Najkorzystniejszym sposobem zrywki jest zrywka za pomocą dwukółki parą koni w dół stoku. Jest to spowodowane mniejszymi oporami tarcia, występującymi w przypadku toczenia się kół po podłożu w porównaniu do oporów tarcia, które występują przy wleczeniu dłużycy.

Zadanie 1.4.

Zależność między siłą uciągu wciągarki a prędkością ruchu liny.

Określanie zależności między prędkością liny wciągarki V [m/s] a uzyskiwaną siłą uciągu P_u [kN], przy określonej mocy silnika napędzającego wciągarkę N_s [kW}, i prędkości zmieniającej się od 0,25 do 2,00 m/s co 0,25 m/s.

Dane:

współczynnik sprawności silnik - wciągarka = 0,7

V = 0,25 - 2,00 [m/s]

N_s = 21 [kW]

Siła uciągu wciągarki:

P_u = (N_s φ) / V

Z obliczeń i wykresu wynika, że:

1. wraz ze wzrostem prędkości ruchu liny, siła uciągu maleje i odwrotnie,

2. im mniej liny jest na bębnie, tym większa siła uciągu wciągarki a co za tym idzie;

3. gdy wciągarka w trakcie wciągania zaczyna sobie nie radzić z wciąganą dłużycą (zmniejsza się siła uciągu), operator powinien zwolnić naciąg liny , odjechać dalej i ponownie wciągać.

Zadanie 1.5.

Określenie mocy silnika wciągarki linowej.

Wyznaczamy moc silnika napędzającego wciągarkę linową do zrywki drewna w terenie o kącie nachylenia stoku α, przy wielkości jednorazowego ładunku Q [kN], współczynniku oporów zrywki dla danego podłoża f_z i maksymalnej prędkości liny V [m/s].

N_s = QV(f_z cosα +sinα) (moc wykorzystana w 100%) [kW]

N_s + 10% (moc z 10% nadmiaru) [kW]

Dane:

V = 0,77

Q = 10,0

f_z = 0,7

α = 10°

Moc silnika wciągarki:

N_s = 6,6 5 kW

N_s + 10% = 7,3 kW

Zadanie 1.6.

Obliczyć wielkość jednorazowego ładunku dla ciągnika rolniczego z napędem na tylne koła przy zrywce naziemnej i półpodwieszonej w terenie o kącie wzniesienia α [°].

Położenie punktu zawieszenie ładunku przy zrywce półpodwieszonej określają h_z [m] i c [m].

Dane techniczne ciągnika: moc silnika N_s [kW], ciężar ciągnika G [kN], rozstaw osi L [m], h [m], promień tylnych kół r_k [m], położenie haka transportowego stanowiącego zaczep przy zrywce naziemnej h_z [m], najmniejsza prędkość jazdy V_lb [km/h].

Dane:

η = 0,7

k = 0,5

h_z = 0,9

c = 0,55

N_s = 35

G = 30

L = 2,5

h = 0,85

r_k = 0,815

V_lb = 1,15

ϕ = 0,7

f = 0,10

α = 10°

a = 1,7

Wielkość jednorazowego ładunku przy pełnym wykorzystaniu mocy silnika oblicza się:

1. w przypadku zrywki przez wleczenie ze wzoru:

2. w przypadku zrywki półpodwieszonej bezpośrednio na ciągniku ze wzoru:

Wielkość jednorazowego ładunku jaki może być zerwany przy pełnym wykorzystaniu siły przyczepności tylnych kół napędzających ciągnik oblicza się:

a) w przypadku zrywki przez wleczenie ze wzoru:

2. w przypadku zrywki półpodwieszonej bezpośrednio na ciągniku ze wzoru:

Wielkość jednorazowego ładunku ze względu na kierowalność ciągnika oblicza się:

a) w przypadku zrywki przez wleczenie ze wzoru:

b) w przypadku zrywki półpodwieszonej bezpośrednio na ciągniku ze wzoru:

Wyniki obliczeń:

Zrywka	Wielkość ładunku zdeterminowana przez
		moc [kN]	przyczepność [kN]	kierowalność [kN]
wleczona	79,35	11,89	15,85
półpodwieszona	154,02	-2,94	18,46

Wnioski:

1. czynnikiem ograniczającym wielkość jednorazowego ładunku przy zrywce przez wleczenie jest przyczepność,

2. czynnikiem ograniczającym wielkość jednorazowego ładunku przy zrywce półpodwieszonej jest kierowalność,

3. najkorzystniejszym sposobem zrywki jest zrywka półpodwieszona (18,46 > 11,89)

2

---