Научные статьи \ Прикладные науки. Медицина. Технология \ Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство \ Лесное хозяйство. Лесоводство

Расчет прочности модернизированной плоской сплоточной единицы

Расчет прочности модернизированной плоской сплоточной единицы

Автор: Васильев Владимир Викторович, Афоничев Дмитрий Николаевич

Журнал: Resources and Technology @rt-petrsu

Рубрика: Полная статья

Статья в выпуске: 1 т.20, 2023 года.

Бесплатный доступ

Возобновление сплава лесоматериалов на малых и средних реках требует совершенствования плоских сплоточных единиц, характеризующихся высокими транспортно-эксплуатационными показателями. Представлена модернизированная плоская сплоточная единица, имеющая высокие транспортно-эксплуатационные показатели и упрощенную конструкцию, которая обеспечивает возможность изготовления данной сплоточной единицы в сплоточной машине. Указанные преимущества плоской сплоточной единицы достигнуты тем, что ряды круглых лесоматериалов укладываются между нижними и верхними поперечными прокладками, где верхние поперечные прокладки, предварительно прижатые по всей длине к круглым лесоматериалам в сплоточной машине, соединены с нижними поперечными прокладками с помощью сплоточного такелажа. Практическая эксплуатация рассмотренной плоской сплоточной единицы на первоначальном сплаве лесоматериалов требует определение ее ключевых транспортно-эксплуатационных показателей с акцентом на расчет прочности сплоточной единицы. Предложена методика расчета прочности плоской сплоточной единицы, заключающаяся в обосновании геометрических параметров нижних и верхних поперечных прокладок, колец с ребристой внутренней поверхностью, цепей и талрепы. Обоснование геометрических параметров нижних и верхних поперечных прокладок, основывалось на учете всех видов напряжений, возникающих в поперечных прокладках при действии на них различных внешних и внутренних сил, предельно допускаемого напряжения древесины прокладок и комплекса коэффициентов запаса прочности. При обосновании параметров сплоточного такелажа учитывались деформации, возникающие в кольцах с ребристой внутренней поверхностью, цепях и талрепе при действии на них максимальной силы, предельно допускаемое напряжение материала, из которого изготавливается сплоточный такелаж и коэффициент запаса прочности. Получены зависимости для расчета диаметра в верхнем отрезе нижних и верхних поперечных прокладок. Также получены зависимости для расчета толщины колец с ребристой внутренней поверхностью и диаметра сварной цепи, определено условие выбора талрепы. Реализация сплава древесины на базе модернизированной плоской сплоточной единицы с обязательным расчетом геометрических параметров нижних и верхних поперечных прокладок и сплоточного такелажа по представленной методике даст возможность выполнять безаварийный сплав лесоматериалов с высокой экономической эффективностью.

Еще

Сплоточная единица, такелаж сплоточный, прочность

Короткий адрес: https://sciup.org/147240137

IDR: 147240137   |   УДК: 630*378.33   |   DOI: 10.15393/j2.art.2023.6623

Calculation of the upgraded flat unit strength

Timber floating on small and medium-sized rivers requires the improvement of flat-flow units characterized by high transport and performance indices. The authors present a modernized flat-flow unit which has high transport and performance indices. A simplified design of the unit allows its manufacturing in a flat-flow machine. This is achieved when rows of round timber are stacked between the lower and upper transverse stickers, where the upper transverse stickers previously pressed along the entire length to the round timber in the flat machine are connected to the lower transverse stickers with raft cables. The practical operation of the considered flat raft unit for the initial timber floating requires its key transport and performance indices calculation with the focus on the calculation of the raft unit strength. The calculation method substantiates the geometric parameters of the lower and upper transverse stickers, rings with a ribbed inner surface, chains and lanyards. The justification of the geometric parameters of the lower and upper transverse stickers was based on taking into account all types of stresses arising in the transverse stickers subjected to various external and internal forces, the maximum allowable stress of the wood of the stickers and a set of safety factors. To justify the parameters of the raft cables the authors took into account deformations occurring in rings with a ribbed inner surface, chains and lanyards subjected to maximum force, the maximum allowable stress of the raft cables material and the safety factor. Dependency for calculating the diameter in the upper section of the lower and upper transverse stickers is obtained. Dependencies for calculating the thickness of rings with a ribbed inner surface and the diameter of the welded chain are also obtained, the condition for choosing lanyards is determined. Timber floating based on a modernized flat raft unit implementation with the mandatory calculation of the geometric parameters of the lower and upper transverse stickers and raft cables according to the presented methodology will allow a trouble-free timber floating with high economic efficiency.

Еще

Список литературы Расчет прочности модернизированной плоской сплоточной единицы

  • Водный кодекс Российской Федерации: текст с последними изм. и доп. на 2022 г. М.: Эксмо, 2022. 64 с. (Законы и кодексы).
  • Васильев В. В., Афоничев Д. Н. Усовершенствованные системы плотового сплава лесоматериалов: [монография]. Saarbrucken (Германия): Изд-во LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014. 284 с.
  • Васильев В. В. Модернизированный плот для рек с малыми глубинами // Вестник ПГТУ. Серия: Лес. Экология. Природопользование. 2015. № 1. С. 45—58.
  • Васильев В. В., Афоничев Д. Н. Использование плоских сплоточных единиц на первоначальном сплаве лесоматериалов // Известия вузов. Лесной журнал. 2022. № 1. С. 128—142. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-128-142.
  • Perfiliev P., Zadrauskaite N., Rybak G. Study of hydrodynamic resistance of a raft composed of the flat rafting units of various draft // International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM 18 (1.5). Austria, 2018. P. 765—772.
  • Посыпанов С. В. Определение геометрических параметров плавающего транспортного пакета круглых лесоматериалов численным методом // Известия вузов. Лесной журнал. 2017. № 1. С. 141—153. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.1.141.
  • Посыпанов С. В. Определение геометрических характеристик двухъярусной пакетной сплоточной единицы, расположенной на твёрдом основании // Известия вузов. Лесной журнал. 2019. № 5. С. 135—147. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.135.
  • Васильев В. В., Афоничев Д. Н. Обоснование показателя гибкости плота из сплоточных единиц // Известия вузов. Лесной журнал. 2022. № 4. С. 146—155. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-4-146-155.
  • Васильев В. В. Особенности формирования осадки плоской сплоточной единицы // Лесотехнический журнал ВГЛТА. 2014. № 1 (13). С. 79—84.
  • Васильев В. В., Афоничев Д. Н. Расчёт прочности гибкого водонепроницаемого материала плоских сплоточных единиц со стабилизированным запасом плавучести // Resources and Technology. 2022. Т. 19, № 2. С. 77—102. DOI: 10.15393/j2.art.2022.6203.
  • Васильев В. В. Расчёт транспортно-эксплуатационных показателей усовершенствованной плоской сплоточной единицы // Resources and Technology. 2022. Т. 19, № 4. С. 1—22. DOI: 10.15393/j2.art.2022.6365.
  • Васильев В. В. Обоснование параметров транспортно-технологической схемы поставки древесины в плоских сплоточных единицах по принципу плот (линейка)— плот // Resources and Technology. 2021. Т. 18, № 2. С. 48—78. DOI: 10.15393/j2.art.2021.5603.
  • Васильев В. В. Транспортно-технологическая схема поставки древесины водным транспортом в плоских сплоточных единицах по принципу плоская сплоточная единица— плот // Арктика: инновационные технологии, кадры, туризм: Материалы междунар. научно-практич. онлайн-конф.; г. Воронеж, 17—19 ноября 2020 г. Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г. Ф. Морозова», 2020. С. 335—340.
  • Васильев В. В., Аксенов И. И. Транспортно-технологическая схема поставки лесоматериалов потребителям в плоских сплоточных единицах по принципу плоская сплоточная единица—баржа // Наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения: Материалы междунар. научно-практич. конф. г. Воронеж 24—25 ноября 2020 г. Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский ГАУ», 2020. С. 30—33.
  • Патент 2456200 РФ, МПК B63B 35/62. Сплоточная единица / В. В. Васильев; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия» (RU). № 2011108194/11; заявл. 02.03.2011; опубл. 20.07.2012, Бюл. № 20. 6 с.
  • Патент 2460679 РФ, МПК B65G 69/20, B65B 27/10. Плоская сплоточная единица / В. В. Васильев, Д. Н. Афоничев; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия» (RU). № 2011109353/13; заявл. 11.03.2011; опубл. 10.09.2012, Бюл. № 25. 7 с.
  • Brevet 2882723 FR, Int. CI.8 В 63 В 35/00, 3/08, 7/02. Embarcation modulaire pour le transport des grumes par voie d'eau / Demandeur Roumengas Jonsa Guy; Mandataire SCHMITT. No. 0502132; la date de la demande 03.03.05; la date de parution 21.10.2005, bulletin 06/36. 14 р.
  • Патент 2477698 РФ, МПК В63В 35/62, В65В 27/10. Плоская сплоточная единица / Е. М. Царев, П. Ф. Войтко, С. В. Ерин, А. В. Поляков, Д. В. Самарин; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Марийский государственный технический университет» (RU). № 2011128866/11; заявл. 12.07.2011; опубл. 20.03.2013, Бюл. № 8. 7 с.
  • Brevet 1461583 FR, Int. CI. B63b, В65g. Remorquage de billes de bois / Société anonyme dite: compagnie maritime des chargeurs réunis résidant en France (Seine). No. 36,157; la date de la demandé 26.10.1965; la date de publié 02.10.1966. 4 р.
  • Brevet 1286734 FR, Int. CI. В65g. Procédé de flottage des bois en grumes et dispositif d'attaehe pour la mise en oeuvre de se procédé / M. Roger Jandin résidant en France; la date de la demandé 23.01.1961; la date de publié 29.01.1962. 4 р.
  • Patent 57167892 JP, Int. CI. В63В 35/58, В65G 1/00. Water surface receiving tools for driftwood / Kitai Toshiro; Kitai Tekkosho:kk. No. 56053830; date of filing 10.04.1981; date of publication of application 15.10.1982.
  • Patent 3662413 USA, Int. CI.2 В63b 35/00. Metal ring for fastening parts by means of ocean wave force / Toshiro Andoh; Toshiro Andoh. No. 10,354; filed: 13.04.1970; date application 16.05.1972.
  • Patent 5119529 USA, Int. CI.5 В63В 35/62. Сable hook / Wire Rope Industries Ltd., Pointe-Claire, Canada. No. 703,844; filed: 21.05.1991; date application 09.06.1992.
  • Patent 2961671 USA, Int. CI.9-15 В63В 35/62. Bundle raft with quick detachable fitting / William A. Meighan, Portland, Oreg. No. 684,450; filed: 17.09.1957; date application 29.11.1960.
  • Patent 3556319 USA, Int. CI. В63b 27/16. Log-bundling apparatus / M. Ray Holden, P. O. Box 716, Ketchikan, Alaska. No 857,247; filed: 30.06.1969; date application 19.01.1971.
  • Patent 3971309 USA, Int. CI.2 В63В 27/16. Log bundling apparatus and method of bundling logs / Wilfred Spry Brodie, P. O. Box 175, Gibsons, British Columbia, VON 1VO, Canada. No. 566,904; filed: 10.04.1975; date application 27.07.1976.
  • Патент 2777674 РФ, МПК B65B 35/02, B65G 69/20. Плоская сплоточная единица / В. В. Васильев, Д. Н. Афоничев, В. А. Морковин, В. В. Абрамов, Е. В. Поздняков; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г. Ф. Морозова» (RU). № 2021140068; заявл. 30.12.2021; опубл. 08.08.2022, Бюл. № 22. 8 с.
  • Патент 199681 РФ, МПК В65G 69/00, 57/18. Сплоточная машина / В. В. Васильев, Д. Н. Афоничев, В. А. Морковин, Е. В. Позняков; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г. Ф. Морозова» (RU). № 2020119839; заявл. 08.06.2020; опубл. 14.09.2020, Бюл. № 26. 5 с.
  • Любошиц М. И., Ицкович Г. М. Справочник по сопротивлению материалов. Второе изд., перераб. и доп. Минск: Вышэйшая школа, 1969. 464 с.
  • Биргер И. А. Сопротивление материалов: Учеб. пособие. М.: Наука, 1986. 560 с.
  • Belyayev N. M. Problems in strength of materials. Elsevier, 1966. 539 р.
  • Stephens R. C. Strength of materials. Theory and examples. Edward Arnold, 1970. 314 р.
  • Vitor Dias da Silva. Mechanics and strength of materials. Springer, 2006. 531 р.
  • Patnaik S., Hopkins D. Strength of aterials: a new unified theory for the 21st century. Butterworth; Heinemann (Elsevier), 2004. 771 р.
  • Boresi A. P., Schmidt R. J., Sidebottom O. M. Advanced mechanics of materials. Wiley, 1993. 827 р.
  • Strength of Materials and Structures, Fourth Edition / Carl T. F. Ross BSc PhD DSc CEng FRINA, The late John Case, A. Chilver. Arnold, 1999. 719 р.
  • Broutman L. Interfaces in composites. ASTM, 1968. 198 р.
  • Den Hartog J. P. Strength of materials. Dover Publications, 1961. 346 р.
  • Skalmierski B. Mechanics and strength of materials. Academic Press, Elsevier, 1979. 435 р.
  • Komarovsky A., Astakhov V. Physics of strength and fracture control: adaptation of engineering materials and structures. CRC Press, 2002. 629 р.
  • Перелыгин Л. М., Уголев Б. Н. Древесиноведение. М.: Лесн. пром-сть, 1971. 285 с.
  • Michael F. Ashby. Materials selection in mechanical design. Butterworth-Heinemann (Elsevier), 2005. 603 р.
  • Заводчиков Д. А. Грузоподъёмные машины. Второе изд., доп. и перераб. М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1962. 312 с.
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp