43163

Водный транспорт леса

Курсовая

Логистика и транспорт

В данном курсовом проекте рассмотрен пример организации первоначального лесосплава, представляющий собой комплекс производственных и подготовительных работ, связанных с перемещением лесных грузов по водным путям. В проекте рассматриваются наиболее распространенные виды водной транспортировки леса - молевой лесосплав, сплав леса в пучках, плотах и в баржах. Также необходимо оптимальным образом подобрать технику и оборудование на технологических участках, что, в свою очередь, обеспечивало бы беспрерывность работы и снижало простой данного оборудования.

Русский

2013-11-03

2.26 MB

19 чел.

Петрозаводский государственный университет

Кафедра  промышленного транспорта и геодезии

                                                                         Курс «Водный транспорт леса»

Водный транспорт леса

Пояснительная записка к курсовому проекту

                                                                                             Выполнил – студент гр. 61402

                                                                                                                        П.В. Зубов

                                                                                                      Проверил  –  В.А. Новиков

Петрозаводск

2012

Содержание

[1] Содержание

[2] ВВЕДЕНИЕ

[3] 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ УЧАСТКОВ СБРОСКИ БЕРЕГОВЫХ СКЛАДОВ С ПОСЛЕДУЮЩЕЙ СПЛОТКОЙ  НА ВОДЕ

[3.1] 1.1 Складирование круглых лесоматериалов

[3.2] 1.2 Определение количества механизмов на формировании штабелей и сброске круглых лесоматериалов в воду

[4] 2  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ БЕРЕГОВЫХ СКЛАДОВ СО СПЛОТКОЙ  НА БЕРЕГУ

[4.1] 2.1 Определение необходимого количества оборудования и рабочих, занятых на основных технологических операциях берегового склада

[4.2] Таблица 2.6 -  Расчет необходимого количества техники, рабочих

[4.3] 3.1 Гидродинамический расчет реевого бона

[4.4] 3.2 Статический расчет реевого бона

[4.5] 4.1 Определение длины пыжа в лесохранилище

[4.6] 4.2 Расчет нагрузки на поперечную часть запани

[4.7] 4.3. Определение сил, действующих на пыжедержатели

[4.8] 4.4. Расчет лежня запани

[5] 5. РАСЧЕТ АНКЕРНО-СТЕНЧАТЫХ И РЯЖЕВЫХ БЕРЕГОВЫХ ОПОР

[5.1] 5.1 Расчет основных элементов анкерно-стенчатых опор

[5.2] 5.2. Расчет береговых ряжевых  опор

[6] 6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ УЧАСТКОВ ЛЕСОСПЛАВНОГО РЕЙДА

[6.1] 6.1. Определение характеристик сортировочных участков

[7] 7  РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СОРТИМЕНТНЫХ ПУЧКОВЫХ ПЛОТОВ

[8] 8. РАСЧЕТ РЕЙДА ПРИПЛАВА

[9] ЗАКЛЮЧЕНИЕ


ВВЕДЕНИЕ

Водным транспортом леса называется комплекс мероприятий, связанный с подготовкой, отправкой и выгрузкой лесоматериалов из воды. Как известно, наряду с водным транспортом леса стоят наиболее распространенные – железнодорожный и автомобильный. Однако существуют такие участки лесного фонда нашей страны, выделенные под пользование, где просто невозможно осуществить транспортировку лесоматериалов железнодорожным или автомобильным транспортом по многим соображением, исходящих из экономических и рациональных причин. В основе своей, это отсутствие возможности или нецелесообразность строительства лесовозных и железных дорог; а, как известно, это требует довольно больших инвестиций. В таких случаях ищут иные способы транспортирования освоенных участков лесного фонда. Наличие водных путей, допускающих водную транспортировку лесоматериалов, в таком случае является идеальным способом транспортировки. К тому же водный транспорт леса имеет ряд преимуществ перед автомобильным и железнодорожным транспортом леса. Вот они:

  •  дешевизна транспортировки (потребление энергии равняется 25-ти % от автомобильного транспорта и 6 % - от железнодорожного);
  •  существование готовых водных путей;
  •  водный транспорт использует естественное свойство древесины – плавучесть;
  •  в некоторых случаях водный транспорт леса – единственный вид транспорта.

Поэтому водный транспорт нужно считать актуальным и рациональным видом транспортировки лесоматериалов.

В данном курсовом проекте рассмотрен пример организации первоначального лесосплава, представляющий собой комплекс производственных и подготовительных работ, связанных с перемещением лесных грузов по водным путям. В проекте рассматриваются наиболее распространенные виды  водной транспортировки леса - молевой лесосплав, сплав леса в пучках, плотах и в баржах. Также необходимо оптимальным образом подобрать технику и оборудование на технологических участках, что, в свою очередь, обеспечивало бы беспрерывность работы и снижало простой данного оборудования.

Данные для технологических расчетов участков сброски береговых складов со сплоткой на воде

Вариант № 54.

Объем круглых лесоматериалов, поступающих на участок сброски:  тыс. м3;

Средний диаметр бревен: м;

Средняя длина бревен: м;

Продолжительность поступления круглых лесоматериалов: суток;

Продолжительность сброски: суток.

Данные для технологических расчетов склада с береговой сплоткой сортиментов и формированием плотов на воде

Объем хлыстов, поступающих на склад: тыс. м3;

Продолжительность работы берегового склада не более:  суток.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ УЧАСТКОВ СБРОСКИ БЕРЕГОВЫХ СКЛАДОВ С ПОСЛЕДУЮЩЕЙ СПЛОТКОЙ  НА ВОДЕ

Круглые лесоматериалы поступают в межнавигационный период на незатопляемый участок сброски и складируются в штабеля. С наступлением навигации штабеля расформировываются и сбрасываются воду с последующей сортировкой, сплоткой и формированием плотов на участках генерального рейда.

1.1 Складирование круглых лесоматериалов

Сезонный запас круглых лесоматериалов размещается в штабелях на оборудованных площадках с подштабельными основаниями и местами безопасной сброски.

На участке сброски лесоматериалов с берегового склада (далее - БС) примем лесоштабелер ЛТ-33. Техническая характеристика лесоштабелера ЛТ-33 приведена в таблице 1.1.  Для работы ЛТ-33 требуется один человек.

Таблица 1.1 – Характеристики лесоштабелера ЛТ-33

Характеристики

ЛТ-33

Базовый трактор

Т - 44

Грузоподъемность, т

5

Вес навесного оборудования, т

5

Высота подъема пачки, разборка/формирование, м

3,0

Сменная производительность до 300м., м3

29

Объем одного штабеля можно определить по формуле

, м3                                               (1.1)

где - ширина штабеля ( м);

      , - длина и высота штабеля, определяются в зависимости от схемы расположения штабелей и оборудования на формировании и разборки штабеля, м;

- коэффициент полнодревесности штабеля (таблица 1.1)

Таблица 1.1 - Значения коэффициента полнодревесности штабеля в зависимости от диаметра бревен

Тип штабеля

в зависимости от , м

0,06…0,13

0,14…0,21

0,22…0,25

>0,25

Рядовой

Пачковый

Плотный

Пачково-рядовой

0,45

0,50

0,55

0,52

0,47

0,60

0,65

0,62

0,54

0,63

0,68

0,65

0,60

0,65

0,72

0,68

Выбираем тип штабеля – плотный. Тогда в соответствии с заданием и таблицей 1.1 . Длину штабеля примем м и высоту штабеля - м. Тогда по формуле (1.1) получим:

м3.

Количество штабелей для размещения заготовленной древесины рассчитывается по формуле

,                                                         (1.2)

где – навигационный объем сброски лесоматериалов с площадки, м³.

Подставим данные в формулу (1.2) и получим:

штабелей.

Площадь одного подштабельного места определяется по формуле

, м2                                            (1.3)

где - допустимый разброс торцов бревен в штабеле (в данной работе можно принять ), м.

Подставим данные в формулу (1.3) и получим:

м2.

Расположение штабелей примем перпендикулярно к берегу.

Длина фронта штабелевки при расположении штабелей перпендикулярно к берегу определяется по формуле

, м                            (1.4)

где - расстояние между соседними штабелями (в данной работе можно принять ), м;

       - ширина противопожарного разрыва (в данной работе можно принять ), м;

      - количество противопожарных разрывов (создаются через каждые 2 штабеля).

Подставим данные в формулу (1.4) и получим:

м.

Суточная интенсивность поступления круглых лесоматериалов на участок формирования штабелей определяется по формуле

,                                                            (1.5)

где – объем леса укладываемый в штабеля, м3;

      - продолжительность формирования штабелей, сутки.

Подставим данные в формулу (1.5) и получим:

м3.

Суточный объем сброски лесоматериалов определяется по формуле

,                                                        (1.6)

где – объем леса, подлежащий сброске, м3;

      - продолжительность сброски, сут.

Подставим данные в формулу (1.6) и получим:

м3.

1.2 Определение количества механизмов на формировании штабелей и сброске круглых лесоматериалов в воду

Количество механизмов на операции определяем по формуле

,                                                        (1.7)

где  - сменная производительность механизма на операции формирования штабелей и сброске, м³/смену;.

       - количество рабочих смен в сутки, nсм = 2.

Подставим данные в формулу (1.7) и получим:

шт.

Таким образом, на участке сброски лесоматериалов с берегового склада принимаем
5 лесоштабелеров ЛТ-33.

Ежедневная потребность рабочих, занятых на формировании штабелей и сброске лесоматериалов:в одной бригаде 5 человек, работа организована в двух сменном режиме, поэтому необходимо 10 человек.


2  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ БЕРЕГОВЫХ СКЛАДОВ СО СПЛОТКОЙ  НА БЕРЕГУ

Береговой лесопромышленный склад примыкает к судоходной реке.

Поступающие на склад сортименты разгружаются с лесовозного транспорта  проходят первичную обработку и сортировку, затем сплотку на берегу, далее сплавляются по судоходной реке вниз по течению до лесосплавного рейда, причем 80 % древесины сплавляются в плотах, а 20% в судах.

Грузооборот берегового лесопромышленного склада составляет 18 тыс. м3 в год. Продолжительность работы составляет 54 день. За один день необходимо переработать 333,33 м3. Работа ведется в две смены.

Для лесопромышленного склада требуется разработать весь технологический процесс, принять механизмы и определить их количество.

2.1 Определение необходимого количества оборудования и рабочих, занятых на основных технологических операциях берегового склада

Технология работы берегового склада с полным технологическим циклом представляет следующие операции. Хлысты подвозятся лесовозным автотранспортом. Транспортировка хлыстов в запас осуществляется с помощью лесоштабелера ЛТ-33. Разгрузка лесовозов производится  разгрузочно-растаскивающей установкой РРУ-10М. Затем хлысты подаются на буферные площадки раскряжевочных установок ЛО-15С. Далее стреловыми манипуляторами ЛО - 13 производится подача хлыстов на подающий транспортер и осуществляется раскряжевка хлыстов на сортименты. Полученные сортименты с приемного стола раскряжевочной установки сбрасываются в буферный магазин ЛТ-80, а затем на сортировочный транспортер, откуда сортименты сбрасываются  в  лесонакопители. Очистка лесонакопителей производится с помощью лесоштабелеров ЛТ-33. Затем ЛТ-33 отторцовывает пучки в ЛВ-126. Формированием штабеля занимается ЛТ-33. В течение всего периода работы склада создаются штабеля вдоль реки. В период навигации лесоштабелёр ЛТ-33 подает сортименты  на гравитационную горку и сбрасываются с неё в воду.

Необходимые характеристики оборудования представлены в соответствующих таблицах 2.1-2.3.

Таблица 2.1 – Характеристики разгрузочно-растаскивающей установки РРУ-10М

Показатель

РРУ-10М

Тяговая сила, кН

96 (76)

Объем перемещаемой пачки, м3

40 (32)

Установленная мощность, кВт

36 (28)

Масса, т

5,4 (4,2)

Сменная производительность, м3/см

218,4

Обслуживающий штат, чел

1

Таблица 2.2 - Характеристики раскряжевочной установки ЛО-15С

Показатель

ЛО-15С

Наибольший диаметр пропила, см

60

Общая масса, т

77

Суммарная мощность, кВт

24,3

Сменная производительность, м3/см

240

Обслуживающий штат, чел

2

Габаритные размеры, м

36,1х8х5

Таблица 2.3 – Характеристики пучкоформирующего устройства ЛВ-126

Показатель

ЛВ-126

Объем сплачиваемых пучков, м3

до 15

Длина сплачиваемых бревен, м

4-9

Усилие торцевания в щитах, кН

140

Установленная мощность, кВт

28

Обслуживающий штат, чел

4

2.2  Расчет необходимого количества техники, рабочих и оборудования на БС

Сменная производительность линии определяется производительностью ведущей машины. Для берегового склада с данным технологическим процессом ведущей машиной является раскряжевочная установка

,                                                   (2.1)

где  - сменная производительность ведущей в линии машины, м3;

       - количество основных механизмов составляющих поточную линию (n = 2);

      - коэффициент безотказности работы линии (=0,90).

Подставим данные в формулу (2.1):

м3/см.

Необходимую сменную производительность линии определяют

,                                                   (2.2)       

где – объем леса, подлежащий сброске, м3;

     - продолжительность работы склада, сут.

Подставим данные в формулу (2.2):

 м3/см.

Ежедневную потребность рабочих на всех основных технологических операциях берегового склада определяют исходя из состава бригады, обслуживающей механизмы, с учетом сменности работы.

Количество механизмов, необходимое для работы на складе, рассчитаем по формуле (1.7), и полученные данные сведем в таблицу 2.6.

Таблица 2.6 -  Расчет необходимого количества техники, рабочих

Наименование

механизма

Сменная производительность, м3/см

Суточный объем переработки, м3

Количество механизмов,

Количество обслужи-

вающих рабочих в смену,

n

ЛО-15С

194,4

333,33

1

1

ЛВ-126

-

-

1

1

ЛТ-33

-

-

2

2

П-2

-

-

1

1

ЛО - 13

-

-

1

1

ЛТ-80

-

-

1

0

РРУ-10М

-

-

1

1

ВСЕГО:

8

7

Так как режим работы двухсменный – необходимо 14 человека.

Схема берегового склада представлена на рисунке 1.


Данные для гидрологического и статического расчета реевого бона

Вариант №54:

Средняя поверхностная скорость течения: м/с;

Расчетная скорость ветра:  м/с;

Конструкция бона и осадка  – Пакетный с козырьком (=0,65 м);

Ширина бона: м;

Коэффициент перекрытия потока боном: ;

Ширина реки в месте установки бона:  м.

3. ОСНОВНЫЕ ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ И СТАТИСТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ЭЛЕМЕНТОВ РЕЕВОГО БОНА

Лесонаправляющие сооружения строятся для того чтобы исключить количественные потери возникающие при лесосплаве - это подныривание, вынос и обсушка древесины за пределами лесосплавного пути. Наиболее широко для таких целей применяются направляющие боны. Это сооружения выполненные из бревен или поплавков, соединенных между собой продольными и поперечными связями. В рабочем положении в русле рек боны удерживаются при помощи береговых или русловых опор.

Боны являются одним из основных видов наплавных сооружений, применяемых на лесосплаве. Они составляют основу сортировочных и формировочных устройств на рейдах, служат для направления плывущих бревен и грузоединиц, ограждают участки рек, опасные для сплава.

3.1 Гидродинамический расчет реевого бона

На бон, установленный на реке, воздействуют поток воды, плывущий лес и ветер
(рис. 3.1).

Рис. 3.1 - Схема для расчета реевого бона

Нагрузка на бон складывается из трех основных составляющих: нагрузки от потока , нагрузки от проплывающего леса  и нагрузки от ветра . Каждую из составляющих по характеру воздействия на бон можно разложить на две взаимно перпендикулярные силы: нормальнуюи параллельную.

Нормальную  и параллельную  составляющие силы воздействия речного потока определяют по формулам:

,                                               (3.1)

,                                             (3.2)

где - плотность воды, кг/м3;

– поверхностная скорость течения, м/с;

- угол между боном и направлением течения,  (см. таблицу 3.1);

- коэффициент сопротивления давления, зависящий от угла и осадки бона ,  (см. таблицу 3.2);

- осадка бона, м;

- коэффициент сопротивления трения (для бонов с козырьком =0,027); 

- ширина бона, м;

- длина бона. Она зависит от угла установки по отношению к потоку и коэффициента перекрытия потока и определяется формулой

м.

Таблица 3.1 - Значения предельных углов установки бонов  в зависимости от конструкции и скорости течения

Конструкция и осадка бона

Угол α между продольной осью бона и направлением течения при поверхностной скорости, град.

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

Однобревенчатый без козырька (t = 0,25 м)

С козырьком в  одно бревно (t = 0,40 м)

С козырьком (t = 0,50 м)

С козырьком (t = 0,65 м)

28

28

28

28

23

24

26

26

16

18

23

23

12

16

22

22

-

14

21

21

Таблица 3.2 - Значения коэффициент сопротивления давления ςБ в зависимости от угла установки бона и осадки

Тип бона и осадка бона t, м

Значенме ςБ для углов α, град.

10

15

20

25

30

Однорядный без козырька(t=0,25м) с числом бревен в ряду: n = 4

                                n = 6

c козырьком из одного бревна (t = 0,40 м)

с козырьком (t = 0,60 м)

0,38

0,43

0,44

0,50

0,41

0,47

0,48

0,56

0,45

0,51

0,55

0,65

0,49

0,55

0,67

0,77

0,52

0,59

0,74

0,93

Тогда нормальная и параллельная составляющие силы воздействия речного потока по формулам (3.1) и (3.2):

Н;

Н.

Нормальную  составляющую силу воздействия плывущего леса определяют по формуле

,                                        (3.3)

где - коэффициент сопротивления трения, зависящий от конструкции бона (для реевого однорядного бона с козырьком (=0,65м) -= 0,006); 

bЛ - ширина полосы леса, плывущего вдоль бона. Он определяется по формуле

,                                            (3.4)

где - коэффициент, учитывающий, какая доля проплывающего вдоль сооружения леса давит на наплавную часть ();

  - коэффициент неравномерности прохождения леса (=2,5 - для подготовленных лесосплавных путей);

      - время движения через расчетный створ в сутки ч);

      - коэффициент перехода от поверхностной скорости к скорости движения лесоматериалов (= 0,7 - для равнинных рек);

       - суточный объем лесоматериалов, проплывающих по рассматриваемому участку реки, м3;

      hУС - условная высота полосы проплывающих круглых лесоматериалов. Она определяется по формуле

      

м.

Подставляя данные в формулу (3.4) получим:

м.

Подставляя данные в формулу (3.3) получим:

Н.

Суточный объем лесоматериалов, проплывающих по рассматриваемому участку реки необходимо сравнить с суточной лесопропускной способностью расчетного створа участка реки . Необходимо выполнение соотношения

                                                         (3.5)

в противном случае увеличиваются сроки сброски лесоматериалов с берегового склада или осуществляются мероприятия по увеличению лесопропускной способности реки.

Суточная лесопропускная способность участка реки определяется по формуле

,                                      (3.6)

где - коэффициент заполнения лесосплавного хода (при м/с);

      - объем лесоматериалов, плотно располагающихся на 1м2 водной
акватории, м
32;

     - ширина сплавного хода в сжатом состоянии. Она определяется по формуле

,                                                           (3.7)

где  – ширина реки в месте установки бона, м;

      - коэффициент использования ширины реки (см. таблицу 3.4), .

Таблица 3.3 - Значения коэффициента использования ширины реки

   ВР

10

20

40

60

80

100

150

200

300

   ε

0,70

0,60

0,50

0,42

0,37

0,33

0,28

0,25

0,20

Подставляя данные в формулу (3.7) получим:

м.

Объем лесоматериалов, плотно располагающихся на 1м2 водной акватории рассчитывается по формуле:

м32.

Подставляя данные в формулу (3.6) получим:

м3/сутки.

Условие (3.5) выполнено.

Параллельную составляющую силы от воздействия проплывающего леса  определяют по формуле

,                                                (3.8)

где  - коэффициент трения плывущего леса о бон (=0,40).

- нормальное давление леса на бон, обусловленное действием ветра на лес. Оно определяется по формуле

,                                         (3.9)

где: – плотность воздуха, =1,3 кг/м3;

vВ – скорость ветра в месте установки бона, м/с;

– коэффициент сопротивления воздуха, зависящий от его скорости (при
= 15,6 м/с - = 0,010);

– ширина проплывающего вдоль бона леса, м.

Подставляя данные в формулу (3.9) получим:

Н.

Подставляя данные в формулу (3.8) получим:

Н.

Сила перпендикулярного воздействия ветра на бон  определяется по формуле

,                                                   (3.10)

где - сила давления ветра непосредственно на бон. Она определяется по формуле

Н                                  

Подставляя данные в формулу (3.10) получим:

Н.

При ширине полосы проплывающего леса < 2,0 м величину силы  не учитывают, так как дополнительное давление от плывущего леса на бон не наблюдается вследствие изменения скоростного режима потока воды у бона. При ширине полосы плывущего леса < 1м даже уменьшается давление потока воды на бон. Вследствие этого, нормальная составляющая от действия потока, леса и ветра на бон определяется как

Н.

Сила воздействия потока на реи  (нормальная составляющая) рассчитывается по формуле

,                                       (3.11)

где - коэффициент сопротивления давления на реи (значения  в зависимости от конструкции бона и осадки реи  при длине реи = 6,5м приведены в таблице 3.4),;

        - угол между боном и реей, ;

        - угол атаки реи потоком, ;

Таблица 3.4 - Значения коэффициента сопротивления давления на реи  при длине реи = 6,5 м и различных осадках бона 

Конструкция бона и осадка реи tР

Значение ζР при угле γ, град.

30

35

40

Рея при 4…6-бревенчатом боне (t = 0,25 м; tР = 0,5…0,6)

То же, при боне с козырьком (t = 0,40 м; tР = 0,5…0,6)

То же, при боне с козырьком (t = 0,60 м; tР = 0,5…0,65)

0,95

1,14

1,44

1,00

1,22

1,50

1,07

1,27

1,57

Подставляя данные в формулу (3.11) получим:

Н.

Оптимальное значение определяется из условия обеспечения максимального момента силы  относительно точки опоры бона.

Для удержания бона под углом  направлению потока количество рей определяют из уравнения моментов относительно точки О (см. рис. 3.1):

,

где  – количество рей.

Учитывая, что , количество рей определяем из условия

рей.

Расстояние между реями определяется по формуле

м.

Из уравнения проекции всех сил, действующих на бон, определяем нагрузку на головную опору

Н.

По нагрузке на головную опору рассчитывается гибкая связь и нагрузка на береговую опору:

                                       S = m . Rг,                                                         (3.12)

 

где  m - коэффициент запаса прочности; m = 3.

Подставляя данные в формулу (3.12) получим:

Н.

Нагрузку на канат или на звеньевые соединения бона можно определить по формуле определения нагрузки на головную опору с учетом внешних сил, приложенных только к части бона от его конца до рассматриваемого соединения.

Сечение каната подбирают по разрывному усилию с трехкратным коэффициентом запаса прочности. Так же с трехкратным запасом проектируют головную и промежуточные опоры.

По разрывному усилию подбираем канат стальной ГОСТ 3069-80, двойной свивки типа ЛК-0 конструкции 6×7(1+6)+1 о.с.. Характеристика каната приведена в
таблице 3.1.

 Таблица 3.5 - Характеристика каната

Показатель

канат

Диаметр, мм

17,5

Масса 1000 м каната, кг

1070

Разрывное усилие, Н

167000

В зависимости от количества рей нагрузку на одну промежуточную опору  определяют из условия

,                                                       (3.12)

где - нормальная нагрузка на один погонный метр бона, Н;

       - расстояние между опорами, м.

Нормальная нагрузка на один погонный метр для многоопорного бона определяется

Н.

Подставляя данные в формулу (3.12) получим:

Н·м.

3.2 Статический расчет реевого бона

Бон рассматривают как балку, лежащую на двух опорах, из которых одна подвижная, и рассчитывают на поперечные, продольные или совместные нагрузки. Часть бона между двумя смежными опорами - реями, якорными опорами или выносами - принимают за расчетный пролет.

Целью статического расчета бонов является проверка прочности их исходя из эксплуатационных условий, размера бона  и сил, полученных в результате гидродинамического расчета.

Расчет бона на прочность при воздействии поперечных нагрузок   выполняют по формуле

,                                                       (3.13)

где - допустимое напряжение в материале бона при поперечном изгибе (см.
таблицу 3.5),  Н/м
2;

        момент сопротивления поперечного сечения бона. Он определяется по формуле

,                                                  (3.14)

где - опытный коэффициент, учитывающий влияние на прочность бона стыков бревен и элементов связи (см. таблицу 3.6), ; 

       момент сопротивления бревна, , здесь диаметр бревна в конструкции бона, можно принять  м;

       - число бревен в поперечном сечении бона. Оно определяется по формуле

;

Подставляя данные в формулу (3.14) получим:

Н*м³.

Таблица 3.5 - Допускаемые напряжения  для сосны 2-го сорта для сооружений IV класса

Вид напряжения

Допускаемое напряжение, МН/м2

Основные воздействия

Основные и дополнительные воздействия

1. Изгиб, сжатие или смятие вдоль волокон

2. Растяжение вдоль волокон

3. Сжатие и смятие поперек волокон

4. Скалывание при изгибе

5. Перерезание при изгибе

0,100

0,085

0,015

0,018

0,038

0,120

0,102

0,018

0,022

0,046

Таблица 3.6 - Значение коэффициента

Конструкция бона

Значение КW при числе бревен бона

4

6

7

8

10

1. Болтовой

2. Нагельный бон, усиленный проволочными обвязками

3. Пакетный бон с врезанными обвязками

4. Шпоночный бон, усиленный проволочными обвязками

1,04

0,84

0,68

0,78

1,28

1,08

-

1,02

-

-

0,96

-

1,62

1,42

-

1,36

-

-

1,35

-

Допускаемое напряжение на участки бона можно представить в следующем виде:

,

Н.

Тогда

кН/м2.

Проверим условие (3.13):

кН/м2.

Условие выполнено.

Для нагельных и шпоночных бонов, не имеющих усилия наружных стыков в растянутой зоне, значение  уменьшается примерно в 1,5 раза.

Под воздействием продольных нагрузок разрушение бонов происходит от скалывания или смятия древесины. В бонах с нагельными соединениями смятие нагелей происходит поперек волокон.

Расчет бонов на прочность от этих нагрузок заключается в определении допустимых нагрузок  для пакетных бонов с врезными обвязками no следующей эмпирической зависимости

,                                            (3.15)

где  - опытный коэффициент, учитывающий конструктивные особенности бонов (см. таблицу 3.7) ;

       - значение допускаемого напряжения при соответствующих напряжениях (см. таблицу 3.5), Н/м2;

      - площадь сечения проволочной обвязки, =50 мм2; 


Таблица 3.7 - Значения коэффициента

Тип соединения

бонов

Значения опытного коэффициента β

в зависимости от числа бревен

4

6

7

8

10

Пакетный, βn

3,4

-

6,4

-

9,4

Подставляя данные в формулу (3.15) получим:

Н.

При совместном действии поперечных и продольных сил на реевый или многоопорный бон возникают напряжения в отдельных его элементах. Расчет для этого случая выполняют по формуле

,                                                 (3.16)

где- продольная нагрузка на бон. В этом случае она равна: ;

          - условная площадь поперечного сечения бона. Она определяется по формуле:

,                                                    (3.17)

где - напряжение на растяжение, допустимое для круглых лесоматериалов (см. таблицу 3.5), Н/м2.

Подставляя данные в формулу (3.17) получим:

м².

Подставляя данные в формулу (3.16) получим:

кН/м2.


Данные для расчета поперечной сетчато-лежневой запани

Вариант №54.

Средняя плотность древесины:  кг/м3;

Средняя ширина лесохранилища: м;

Средняя глубина по месту формирования пыжа: м;

Ширина реки в створе запани: м;

Средняя бытовая глубина в створе расположения запани: м;

Значение коэффициента сужения к запани русла: ;

Поправочный коэффициент провеса: .


4. РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНЫХ ЗАПАНЕЙ

В конечных или промежуточных пунктах молевого сплава лес задерживают специальными сооружениями – запанями.

Лесозадерживающие сооружения (запани) предназначаются для безаварийного задерживания и хранения леса (пыжа), сплавляемого молем или в сплоточных единицах (пучках). Запани обычно классифицируют по следующим признакам:

  •  по назначению:

     - коренные (сооружаемые в конечных пунктах приплава, для последующей сортировки, сплотки и выгрузки на берег или погрузки в суда прибывающих в запань лесоматериалов);

- промежуточные (сооружаемые для временного задержания и хранения сплавных лесоматериалов, пропускаемых в дальнейшем в нижерасположенные коренные запани);

- вспомогательные (сооружаемые ниже коренных запаней и служащие для сортировки, погрузки в суда или выгрузки на берег);

- лесозадерживающие (сооружаемые для приемки и задержания лесоматериалов со льдом);

  •  расположению в русле реки:

- поперечные (перекрывающие полностью всю ширину реки и обеспечивающие проход рыбы);

- продольные (расположенные обычно вдоль одного из берегов с перекрытием только части ширины реки, обеспечивающие проход судов и плотового лесосплава);

  •  по конструктивным особенностям:

- гибкие с береговыми опорами;

- гибкие с русловыми и береговыми опорами;

- жесткие с русловыми и береговыми опорами.

Генеральные запани применяются для временного хранения круглых лесоматериалов перед сортировкой, сплоткой, формированием плотов с последующей отправкой потребителю.

В нашем курсовом проекте рассмотрим поперечную запань лежнево-сетчатого типа.

4.1 Определение длины пыжа в лесохранилище

Методика  определения длины пыжа в лесохранилище (определение длины лесохранилища) одинакова как для поперечных, так и для продольных запаней.

Длину пыжа определяют методом приближения. На первом этапе находят среднюю толщину пыжа , учитывая среднюю глубину  при условии = 700 м, а затем по формуле определения длины находят длину пыжа. На втором этапе для найденного значения  определяют поправочный коэффициент  и определяют среднюю толщину пыжа . Далее окончательно уточняют длину пыжа.

Длина пыжа  определяется по формуле

,                                                       (4.1)

где  – объем переходящего остатка (максимальный объем древесины, находящейся перед запанью),  м3;

     – относительная плотность древесины.

Она определяется как

;

      - средняя ширина лесохранилища запани при уровне воды в период формирования пыжа, м;

      - коэффициент плотности пыжа равный отношению объема бревен в пыже к его геометрическому объему (для бревенчатого пыжа принимают  = 0,3);

      - средняя толщина пыжа, м. Она определяется по формуле

,                                                      (4.2)

где - средняя толщина пыжа при его длине, равной 700 м, (см. таблицу 4.1)  м;

       - поправочный коэффициент, значение которого выбирают в зависимости от длины пыжа  (см. таблицу 4.2) ;

      – поправочный коэффициент для определения толщины запанного пыжа в продольной лежнево-сетчатой запани при скоростях течения от 2,0 до 3,5 м/с, который зависит от коэффициента стеснения русла  (см. таблицу 4.3).

Коэффициент стеснения русла для продольных запаней определяется формулой

.

В нашем случае =1.

Таблица 4.1 - Значение средней осадки пыжа  в зависимости от средней скорости течения  и средней глубины

Скорость течения , м/с

Значение  в зависимости от , м

3

4

5

6

7

8

0,50

0,75

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

0,49

0,75

1,01

1,35

1,76

1,88

2,20

2,45

0,51

0,80

1,14

1,58

2,02

2,17

2,57

2,58

0,53

0,86

1,25

1,80

2,45

2,77

3,20

3,55

0,55

0,93

1,37

1,98

2,70

3,24

3,67

4,10

0,57

0,99

1,50

2,20

2,94

3,38

-

-

0,58

1,04

1,65

2,37

3,22

3,90

-

-

Таблица 4.2 - Значение поправочного коэффициента  в зависимости от длины пыжа

, м

100

200

300

400

500

600

700

800

1000

1400

2000

1,20

1,14

1,10

1,06

1,04

1,02

1,00

0,98

0,96

0,94

0,92

Таблица 4.3 - Значение коэффициента  в зависимости от коэффициента стеснения русла

0,20

0,30

0,40

0,50

1,90

1,45

1,20

1,10

Подставляя данные в формулу (4.2) получим:

м.

Подставляя данные в формулу (4.1) получим:

м.

На запань, установленную в реке, со стороны пыжа передается сила давления, возникающая как результат взаимодействия пыжа с потоком воды, ветром, с берегами или с продольной частью запани (для продольных запаней). В существующей практике расчета запаней принимается схема сил, приведенная на рисунке 4.1.

Рис. 4.1. Схема сил, возникающих в пыже из бревен

Поток воды и ветер, для которого принимается наиболее неблагоприятное направление, совпадающее с направлением течения речного потока, взаимодействуя с пыжом, оказывают на него воздействие. В результате возникает сила , увлекающая пыж вниз по течению. Эта сила воздействия на пыж потока воды и ветра называется активной силой.

Активная сила, сжимая пыж, одновременно создает силы распорного давления, передающиеся под некоторым углом на берега (поперечные запани) или на берег и на продольную часть запани (продольные запани). Силы распорного давления могут быть разложены на составляющие - нормальные  и параллельные  к берегам или к продольной части продольной запани.

От действия распорных сил возникают силы трения  пыжа о берега или о берег и о боны продольной   части,  запани. Силы трения, имея направление, противоположное направлению возможного перемещения пыжа, уменьшают действие активной силы.

В конечном итоге на поперечную запань или поперечную часть продольной запани передается действующая сила

,                                 (4.3)

где- коэффициент, учитывающий характер взаимодействия пыжа с берегами или с продольной частью запани, который зависит от скорости течения , отношения длины пыжа  к средней ширине лесохранилища  и от конфигурации берегов на участке размещения лесохранилища,.

Численные значения коэффициентов , определенные экспериментальным путем для русел с примерно параллельными берегами или берегом и продольной частью запани, приведены в таблице 4.4.

Таблица 4.4 - Численные значения коэффициента

, м/с

Значение коэффициента  при

(выбираем по максимальному значению, указанному в таблице)

1

2

3

4

5

6

7

8

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

0,61

0,76

0,81

0,86

0,87

0,88

0,51

0,65

0,70

0,78

0,80

0,83

0,40

0,55

0,62

0,72

0,76

0,79

0,31

0,48

0,55

0,68

0,70

0,74

0,27

0,42

0,50

0,63

0,68

0,70

0,23

0,40

0,48

0,60

0,64

0,68

0,21

0,38

0,45

0,57

0,62

0,64

0,20

0,35

0,42

0,55

0,60

0,62

Получаем.

Установлено, что действующая на запань сила  по мере поступления в запань леса возрастает лишь до определенного предела. При достижении этого предела дальнейшее увеличение длины пыжа не вызывает увеличения силы . Это происходит потому, что с увеличением длины пыжа силы трения  возрастают более интенсивно, чем силы .

При некоторой длине пыжа приращение активной силы  уравновешивается приращением сил трения пыжа , после чего увеличение длины пыжа не вызывает дальнейшего увеличения силы . Такая длина пыжа называется расчетной.

Установлено, что для бревенчатого пыжа его расчетная длина зависит от ширины  реки в створе запани следующим образом

м ,

поэтому за длину пыжа принимаем.

4.2 Расчет нагрузки на поперечную часть запани

Расчетом поперечных запаней устанавливают действующую на запань силу, натяжение в лежне и отдельных его ветвях, диаметр и число канатов в лежне.

Силу, действующую на запань, определяют по формуле

,                                  (4.4)

где  - коэффициент, учитывающий взаимодействие пыжа с берегами. Значение коэффициента  для случая расположения запани с примерно-параллельными берегами приведены в таблице 4.4. Если створ запани расположен за поворотом, сила, действующая на запань, будет меньше, чем при расположении запани на прямолинейном участке реки. Это учитывают уменьшением на 5 ... 10 % значений , принятых по таблице 4.5.

       -  коэффициент, учитывающий непризматичность русла сужающегося к запани русла (см. таблицу 4.5); ;

      -  давление ветра на пыж, отнесенное к единице площади зеркала реки, занятого пыжом, Па.

Рис. 4.2. Схема сужения в створе запани

Таблица 4.5 - Значение в зависимость от угла непризматичности русла

, град

0

5

10

20

расширяющееся русло

1,00

0,90

0,80

0,65

1,10-1,20

Расчетная длина пыжа  при его фактической длине  принимается равной  при < 1,2 м/с, а при > 1,2 м/с принимают . 

Если фактическая длина пыжа , за расчетную принимают длину, определенную по формуле приведенной для определения длины лесохранилища, т. е. . В нашем случае,

- давление потока на пыж, осредненное по его расчетной длине. При =1,2 м/с эта величина определяется по таблице (4.6) :

Таблица 4.6 - Значение  при < 1,5 м/с

, м/с

, м

Значение , Па, при , м

200

400

600

1000

1500

2500

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,25

1,5

Независимо от hБ

Независимо от hБ

Независимо от hБ

Независимо от hБ

2,0

3,0

4,5 и более

2,0

3,0

4,5

6,0 и более

2,0

3,0

4,5

6,0 и более

2,0

3,0

4,5

6,0 и более

2,0

3,0

4,5

6,0 и более

2,0

3,0

4,5

6,0

7,0 и более

5,88

7,85

14,7

19,62

25,5

27,5

29,4

28,4

32,4

39,2

51,0

32,4

42,2

55,9

65,7

36,3

52,0

73,6

87,3

38,3

57,9

85,3

114,0

59,8

90,2

135,5

180,5

200,9

4,8

6,86

11,8

15,7

21,6

23,6

25,5

22,6

25,5

31,4

40,2

25,5

33,3

45,1

53,0

28,4

41,2

59,8

70,6

30,4

45,1

67,6

90,3

46,1

68,6

103,0

137,5

160,0

3,93

5,88

9,81

13,75

17,65

20,6

22,6

19,62

22,6

27,5

37,3

22,6

28,4

38,3

45,1

24,5

35,3

52,0

61,8

26,5

39,3

58,8

78,5

38,3

57,9

85,4

114,0

132,5

2,94

4,8

8,83

11,7

14,7

15,7

18,65

15,7

17,65

21,6

31,4

17,65

23,6

31,4

37,3

20,6

29,4

42,2

50,0

21,6

32,4

48,1

63,7

30,4

46,1

68,6

91,3

106,0

2,94

4,8

7,85

10,8

12,75

13,75

14,7

15,7

16,7

19,62

28,4

15,7

19,62

26,5

31,4

16,7

24,5

33,3

39,3

17,65

26,5

39,3

52,0

24,5

36,3

55,0

73,6

85,3

2,94

4,8

6,86

9,8

11,7

12,75

13,75

11,7

13,75

17,65

26,5

12,75

16,7

25,5

30,4

13,75

18,65

29,4

34,4

13,75

20,6

31,4

42,2

19,62

29,4

44,1

58,8

68,6

Таблица 4.7 - Значение  в зависимости от скорости ветра

, м/с

8

12

16

18

,

0,02

0,015

0,01

0,009

Подставим данные в формулу (4.6):

Па.

Подставим данные в формулу (4.4):

кН.

4.3. Определение сил, действующих на пыжедержатели

При больших скоростях течения потока на запань и при большой ширине продольной части запани, силы от давления пыжа на лежень запани весьма значительны. Для уменьшения давления в пределах расчетной части пыжа устанавливают ряжевые, свайные или другие пыжедержатели, укрепленные при помощи якорей или канатов.

Нагрузка на поперечную часть запани, с учетом нагрузки воспринимаемой пыжедержателями, определяется:

,                                                   (4.7)

где  – коэффициент, учитывающий влияние пыжедержателей. Он определяется по формуле:

,                                                        (4.8)

где – число пыжедержателей перед запанью;

      – средняя длина бревен в запанном пыже, м;

      – ширина реки в месте установки пыжедержателей, м.

Примем величину Н и из формулы (4.7) выразим и вычислим:

;

после чего, из формулы (4.8) выразим и вычислим:

пыжедержателя.

Теперь, с учетом округления полученной величины , пересчитаем и :

;

кН.

Пыжедержатели устанавливают в шахматном порядке между собой на расстоянии в поперечном створе не менее пятикратной длины бревен, образующих пыж.

Давление пыжа на каждый пыжедержатель определяется по формуле

,                                                      (4.9)

где  - коэффициент, зависящий от параметров кинетичности (см. таблицу 4.8).

Параметр кинетичности определяется по формуле

.

Таблица 4.10 - Значение коэффициента  в зависимости от

0,025

0,050

0,075

0,100

0,150

0,200

0,250

0,350

0,400

2,90

2,40

2,35

2,30

2,25

2,25

2,25

2,25

2,25

Получаем .

Подставим данные в формулу (4.9):

кН.

4.4. Расчет лежня запани

Расчет лежня запани сводится к определению натяжения , возникающего в нем от силы , действующей на запань.

             

Рис. 4.3.  - Схемы к определению натяжения лежня запани

При расчете лежня поперечной запани со створом, перпендикулярным к оси потока (рисунок 4.3), принимают, что нагрузка на 1м запани  равна нагрузке на 1м ширины реки в створе запани, лежень провисает по дуге круга, а  действует в радиальном к лежню направлении. В этом случае натяжение лежня  можно определить, спроектировав на ось  все силы, действующие на элемент лежня длиной , соотношением

.

При малых углах . Учитывая это, а также то, что , будет иметь место соотношение

,                                              (4.10)

где  – мнимый радиус лежня запани, м.

Выразим значение  через ширину реки  в створе запани и стрелу провеса . Из треугольника АОС (см. рисунок 4.2) видно, что

.

Обозначив  и преобразовывая последнее выражение, будем иметь

,

где - поправочный коэффициент, зависящий от величины провеса .

Из этого следует

кН.

Для лежней запаней применяют стальные канаты диаметром 30-65мм. Для повышения надежности сооружения и удешевления его стоимости число канатов в лежне должно быть, по возможности меньшим. С этой целью для лежня принимают канаты больших диаметров.

Число стальных канатов принятого диаметра определяют по формуле

,                                                          (4.11)

где - разрывное усилие одного стального каната, кН;

     - коэффициент запаса, равный для коренных и промежуточных запаней 3,0, а для вспомогательных - 2,5.

По разрывному усилию подбираем канат стальной ГОСТ 3069-80, двойной свивки типа ЛК-0 конструкции 6 х 7 (1 + 6) + 1 о.с. [2]. Характеристика каната приведена в
таблице 4.11.

Таблица 4.11 - Характеристика каната

Показатель

канат

Диаметр, мм

29

Масса 1000 м каната, кг

2990

Разрывное усилие, Н

317000

Подставим данные в формулу (4.11):

каната.

В сетчато-лежневой запани общее натяжение лежня  распределяется на натяжение в верхней  и в нижней  его ветвях.

Для определения величин  и  рассмотрим схему сил, действующих на сетчато-лежневую запань (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Схема сил, действующих на сетчато-лежневую запань

Теоретические исследования, подтвержденные опытными данными, показывают, что действующая на запань сила  приложена на расстоянии  от уровня воды. Полагая, что сила  передается на ветви запани через жесткие связи, роль которых выполняют бревна пыжа,  уравнение моментов сил относительно верхней ветви лежня выглядит следующим образом

,

где  – осадка пыжа в запани, определяемая в зависимости от глубины в месте установки запани и скорости течения (см. таблицу 4.11), м;

       – сила, действующая на нижнюю ветвь запани, кН.

       – расстояние между ветвями лежня можно принять, м.

м.

Таблица 4.11 - Значение осадки пыжа

Глубина, м

Значение  в зависимости от скорости , м

0,50

0,75

1,00

1,25

1,50

2,00

2,50

3,00

4,0

6,0

8,0

10,0

0,50

0,50

0,50

0,50

0,90

0,90

0,90

0,90

1,50

1,70

1,90

2,10

2,00

2,50

3,00

3,50

2,60

3,20

3,80

4,40

3,40

4,20

5,00

5,80

3,80

5,10

6,00

6,90

3,90

5,80

7,50

8,20

Если считать, что стрела провеса верхней и нижней ветвей лежня одинакова, то

.

И тогда натяжение в нижней и верхней ветви запани при однорядных запанных плитках можно определить

кН;

кН.

Расчетное натяжение в подвесках сетчато-лежневой запани, расположенных на расстоянии  друг от друга и нагруженных равномерно-распределенной нагрузкой, определяют по формуле

,                                                 (4.12)

где  – расстояние между подвесками, принимается не более  м;

      - длина бревен в запанном пыжу, м.

Подставим данные в формулу (4.12):

кН.


5. РАСЧЕТ АНКЕРНО-СТЕНЧАТЫХ И РЯЖЕВЫХ БЕРЕГОВЫХ ОПОР

Нагрузки от наплавных лесозадерживающих и лесонаправляющих сооружений через канаты лежней передаются на береговые или русловые опоры. В данном курсовом проекте анкерно-стенчатые береговые опоры воспринимают нагрузку, передаваемую через лежни генеральной запани. Ряжевая опора является береговой опорой реевого бона.

 

5.1 Расчет основных элементов анкерно-стенчатых опор

 

Для установки анкерно-стенчатой опоры оборудуют две взаимно перпендикулярные траншеи. Одна траншея предназначена для укладки каната, идущего от наплавного сооружения к опоре. Ее ширина, как правило, до 1м. Другая (анкерная), перпендикулярная к первой, предназначена для закладки анкера, к которому крепится канат. Ширина анкерной траншеи от 1,0 до 1,5м.

Для большей устойчивости грунтовой стенки ее укрепляют по всей длине и высоте забитыми в грунт бревнами коротышами, реже досками либо горбылем.

Анкер располагают на высоте одной трети от дна траншеи. Анкер изготовляют из брусьев или бревен (одного или нескольких) длиной 4-10м и диаметром не менее 0,26м. В месте закрепления каната анкер имеет цилиндрическую форму. Во избежание смятия и перерезания бревна оковывают металлическими полосами, а между канатом и анкером укладывают прокладку из пенькового мата. Канат охватывает анкер 4–5 оборотами, свободный конец его крепят к основной ветви троса 3–4 сжимами (рисунок 5.1).

Работа опор анкерного типа основана на том, что усилия, передаваемые на опоры, уравновешиваются сопротивлением (силой отпора) грунтового массива, в который заключены эти опоры.

При проектировании анкерно-стенчатых опор кроме определения максимальной нагрузки определяется и подбирается конструкция и характеристики анкера, высота передней стенки поперечной траншеи, диаметры коротышей для укрепления передней стенки, минимальное расстояние заложения поперечной траншеи от бровки берега.

В курсовом проекте предполагается, что нагрузка на лежни генеральной запани  равномерно распределяется между двумя береговыми анкерно-стенчатыми опорами и нагрузка на одну опору определяется

кН

Рис. 5.1. Расчетная схема для анкерно-стенчатых береговых опор

Высоту опорной передней стенки  (длину стоек стенки) при отсутствии передачи на нее распора грунта со стороны задней стенки находят по формуле:

,                                               (5.1)

где – коэффициент запаса (=1,75);  

     – горизонтальная нагрузка на опору, Н;

      – плотность грунта (см. таблицу 5.1), кг/м3;  

     – ускорение силы тяжести, м/с2;

      – длина поперечной траншеи. Примем м;

      – ширина поперечной траншеи, как правило, м, примем 1 м.;

      – значение пассивного отпора грунта. Оно определяется по формуле

;                                                  (5.2)

- угол внутреннего трения грунта, зависит от свойств грунта (см. таблица 5.1). В нашем случае – суглинок твердый .

Подставим данные в формулу (5.2):

.

Таблица 5.1 - Значения плотности грунта и угла внутреннего трения

Грунт

Грунты сухие

Грунты влажные

Грунты мокрые

,

кг/м3

,

кг/м3

кг/м3

Глины:

- пластичные

- плотные

Суглинки:

- твердые

- пластичные

Супеси рыхлые:

- средней плотности

- плотные

Пески:

- мелкие

- средней плотности

Пески крупнозернистые и гравий ср. плотности

Гравий, галька ср. плотности

-

-

-

-

1600

1700

1875

1675

1950

2100

-

-

-

-

22

25

27

30

35

40

1750

1900

1850

1950

1650

1800

1950

1850

2050

2150

25

27

20

32

20

22

25

27

33

40

-

-

-

-

1825

1950

2100

1950

2150

2250

-

-

-

-

15

17

18

25

33

40

Подставим данные в формулу (5.1):

м.

Высота заложения центра анкера от основания стенки определяется по формуле

м.

Диаметр стоек опорной стенки определяется по формуле

м,

где  - расчетное сопротивление при изгибе, Н/м2 (см. таблицу 3.5).

Максимальный изгибающий момент равен


Минимальное расстояние заложения анкерной траншеи от бровки берега или допускаемое расстояние между ближайшими анкерными траншеями при расположении их по линии действия нагрузок определяется по формуле:

м,

Анкер рассчитывается как балка, лежащая на двух опорах и нагруженная сосредоточенной нагрузкой, которую определим по формуле

,                                                    (5.3)

где  – расчетный пролет балки, которая определяется по формуле

 

м.

Подставим данные в формулу (5.3):

Н*м.

Для квадратного сечения анкера его сторона  определяется по формуле

,                                              (5.4)

где  – принимаемое в анкере число брусьев (см. таблицу 5.2).

Размеры анкера для опоры подбирают в зависимости от расчетной нагрузки. При длине анкера до 6,5 м и ширине продольной траншеи до 1 м конструкцию и сечение анкера можно подбирать, используя таблицу 5.2.

Продольная траншея, по которой лежень прокладывается к анкеру, должен иметь ширину не менее 1 м. При глубине траншеи 0,5 м и более стенки ее укрепляются.

Таблица 5.2 - Конструкция и сечение анкеров

Нагрузка на опору, кН

Анкер из бревен

Анкер из брусьев

Количество бревен, n

Диаметр, м

Количество брусьев, n

Сечение, м

50

75

100

100

150

200

250

300

300

400

500

650

1

1

1

4

4

4

4

4

-

-

-

-

0,34

0,38

0,42

0,26

0,30

0,34

0,36

0,40

-

-

-

-

-

-

-

4

4

4

4

4

9

9

9

9

-

-

-

0,24х0,24

0,26х0,26

0,28х0,28

0,31х0,31

0,34х0,34

0,26х0,26

0,29х0,29

0,31х0,31

0,33х0,33

Принимаем анкер из брусьев,  сечением 0,24х0,24 м.

Подставляем данные в формулу (5.4):

м.

5.2. Расчет береговых ряжевых  опор

Ряжевая опора представляет собой бревенчатый каркас с внутренними стенками, разделяющие ряж на несколько клеток, загруженных наполнителем (грунт или камни, реже глина). В зависимости от величины передаваемой на опору нагрузки или характера берегов ряжевую опору частично или полностью заглубляют в грунт. В первом случае опора работает как гравитационная, во втором как анкерная. Расстояние между осями стенок ряжа рекомендуется от 2 до 2,5 м.

Расчет незаглубленной ряжевой опоры сводится к расчету ряжа на скольжение и опрокидывание. Также рассчитываются, либо подбираются по максимальным нагрузкам геометрические и конструктивные элементы ряжа и анкера. Для заглубленного ряжа добавляются расчеты допустимого давления на грунт передней стенки и пассивный отпор грунта с учетом коэффициента запаса.

Схема к расчету ряжевой опоры представлена на рисунке 5.2.

Рис. 5.2 - Схема к расчету береговой ряжевой опоры

Для обеспечения устойчивости ряжа против скольжения, необходимо чтобы выполнялось следующее условие

,                                                     (5.5)

где  – максимальная горизонтальная нагрузка на ряж (В курсовом проекте ряжевая опора является головной береговой опорой реевого бона и поэтому Н;

     – удерживающая сила, которая определяется для ряжа без днища по следующей формуле

,                                     (5.6)

где– масса деревянного каркаса, кг. Она определяется по формуле

,                                                       (5.7)

                                    

где  - плотность древесины, =700 кг/м3;

      V - объем деревянного каркаса, м3. Она определяется по формуле

V = V1 - V2 ,                                                       (5.8)

где V 1- объем всего ряжа ,м3;

     V2 - объем загрузки ,м3;

,                                                  (5.9)

где  ВР - ширина ряжа, ВР = 2 м;

       lР - длина ряжа, lР =3 м;

      НР - высота ряжа, НР =1 м;

,                                  (5.10)

где  а - толщина бруса, а = 0,24 м;

Подставляя данные в формулы (5.7-5.10), получаем:

                                                                   м3,                                                   

              м3,

     V = 6– 3,83= 2,17 м3,

        кг;

– масса загрузки ряжевых клеток, кг. Она определяется по формуле

                                                                  .                                                   (5.10)

где  - средняя плотность песка крупнозернистого во влажном состоянии,  
= 2050 кг/м
3 (см. таблицу 5.1);

                                                      кг;                                                  

– коэффициент трения ряжа по грунту, =0,35;

– коэффициент трения засыпки по грунту, =0,5;

– коэффициент передачи веса загрузки ряжа на каркас, зависящий от H/a и от вида загрузки, табл. 5.3, - песком: i=0,75;

– значение пассивного отпора грунта на переднюю стенку ряжа в случае подсыпки грунта кг/м3. Примем отсутствие подсыпки, то есть = 0.

Таблица 5.3 - Зависимость коэффициента  от величины

H/a

Значение I при загрузке

камнем

песком

супесью

глиной

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0,28

0,47

0,60

0,68

0,74

0,35

0,56

0,67

0,75

0,80

0,36

0,58

0,69

0,77

0,82

0,37

0,60

0,72

0,78

0,82

Подставляя данные в формулы (5.6), получаем:

Н.

Подставляя данные в соотношение (5.5), получаем:

.

Условие (5.5) выполнено.

Для обеспечения устойчивости ряжа против опрокидывания, необходимо чтобы выполнялось следующее условие

,                                                    (5.11)

где , – удерживающий и опрокидывающий моменты, кН/м.

Опрокидывающий момент  определяется по формуле

,                                                        (5.12)

где – высота от точки опрокидывания до точки приложения горизонтальной силы, м.

Удерживающий момент для ряжа с днищем без заглубления определяется по формуле

,                                             (5.13)

где  – длина ряжа, м.

Подставим данные в формулы (5.11-5.12):

 Н*м;

Н*м;

Условие (5.11) выполнено, значит, выбранные нами размеры ряжа, могут быть применены.

Данные для технологических расчетов участков лесосплавных рейдов

Вариант №54.

Продолжительность работы рейда не более  суток;

Скорость течения на участке рейда  м/с;

Параметры тросового ускорителя:

-  м;

-  м;

Объём пучка  м3;

Коэффициент полнодревесности пучка, КПУЧ = 0,71;

Соотношение осей поперечного сечения пучка C =1,9.

6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ УЧАСТКОВ ЛЕСОСПЛАВНОГО РЕЙДА

Лесосплавным рейдом называется предприятие (производственный участок), выполняющее основные работы (сортировочные, сплоточные, формировочные, погрузочные и др.) на акватории реки, озера, водохранилища, моря, и имеющее вспомогательные объекты на берегу.

К основным технологическим расчетам генерального рейда относятся: определение пропускной способности ворот запани; главного сортировочного коридора; подводящего коридора, а также определение необходимой площади сортировочных устройств.

Технологический цикл на участке лесосплавного рейда состоит из следующих операций. Лесоматериалы, приплывшие к главной запани, разбираются судном Т-135. После чего они подходят к воротам вспомогательной запани и сортируются с помощью машины ЦЛР-172 (от основного объема древесины отделяется коротье и длинномерная древесина на переработку). Большенство пиломатериалов разворачивается под прямым углом на 90º и устанавливается в поперечную щеть, после чего подается лопастным нагнетателем бункерного коридора ЛР-161 в главный сортировочный коридор, где перемещаются под действием  двухканатных ускорителей 2ТУМ. В сортировочном транспортере рабочие разделяют древесину по сортировочным дворикам, в зависимости от породы, длины, диаметра и назначения. На входе в каждый дворик располагается барабанный ускоритель УБ. В каждом дворике стоит гидравлические ускорители ЛР-37. Лесоматериалы, предназначенные для сплотки, поступают к сплоточным машинам ЛР-21, где происходит их сплотка в пучки объемом до 50 м3. Некондиционная древесина перемещается до конца главного коридора и поступает в последние два дворика. После сплотки лесоматериалы в пучках перемещаются в формировочное устройство. В нем производится сортировка и формирование секций. Затем, секции поступают на  лесостоянку, где производится формирование плотов.

6.1. Определение характеристик сортировочных участков

Необходимое количество главных сортировочных ворот определяется исходя из заданного объема работ, лесопропускной способности главного сортировочного коридора, времен переработки.

В главном сортировочном коридоре будем использовать канатный ускоритель. В таком случае, его лесопропускная способность будет определяться по формуле

,                                                        (6.1)

где - средний диаметр бревен, м;

- коэффициент, учитывающий неплотность щети, в значительной степени зависящий от поверхностной скорости (см. таблицу 6.2), ;

- средняя продолжительность смены (=7);

- средний объем бревна, м3. Он определяется по формуле

м3;

- средняя поверхностная скорость перемещения бревен с использованием ускорителя, м/с.

Она определяется по формуле

,                                                          (6.2)

где - скорость движения щети за счет ускорителя на спокойной воде, м/с. Она определяется по формуле

,                                                   (6.3)

где - коэффициент трения каната о бревна (для гладкого каната =0,3);

     - нагрузка на один погонный метр каната, Н/м (подбирается по справочной литературе). Выбираем канат стальной ГОСТ 3069-80, двойной свивки типа ЛК-0 конструкции 6×7(1+6)+1 о.с., Н/м. Характеристики выбранного каната приведены в таблице (6.3);

   - расчетный коэффициент сопротивления,  (=10);

   - ширина щети (примем ), м;

    - коэффициент, учитывающий уменьшение сил трения о бревна вследствие передачи части массы каната на поддерживающие ролики и зависит от расстояния между нижними роликами  и длины ускорителя  (см. таблицу 6.1), .

Таблица 6.1 - Значение коэффициента, в зависимости от и

200

400

650

, м

21

42

200

21

42

400

21

42

650

0,49

0,75

0,95

0,30

0,66

0,96

0,08

0,55

0,97

Таблица 6.2 - Значение коэффициента , учитывающее неплотность щети

, м/с

0,20

0,22

0,24

0,26

0,28

0,30

0,60

0,85

1,10

1,22

1,34

1,40

1,46

1,50

2,00

2,50

Таблица 6.3 - Характеристика каната

Показатель

Канат

Диаметр, мм

21,0

Расчетная площадь сечения всех проволок, мм2

163,99

Масса 1000 м каната, кг

1615,0

Разрывное усилие, Н

224500

По полученным данным рассчитаем значения величин по формулам (6.3), (6.2) и (6.1):

м/с;

м/с;

м3/см.

Количество сортировочных коридоров определим по следующей формуле

,                                                          (6.4)

- заданный сменный объем сортировки, м3. Так как годовой грузооборот лесопромышленного берегового склада равен 80 тыс. м³, то при краткосрочном периоде работы рейда (18 суток), в сутки необходимо будет переработать 5000 м³. Примем 2 рабочие смены в сутки по 7 часов.

Подставим данные в формулу (6.4):

сортировочный коридор.

Сортировочных двориков будет равно 25.

Площадь сортировочного дворика определяется по формуле

,                                                         (6.5)

где - минимальный объем леса в дворике, принимается из условия размещения
3 объемов сплоточной единицы, м
3;

- площадь водной поверхности, занимаемая 1м3 при плотном размещении (приближенно можно принять  м2);

- коэффициент заполнения акватории дворика (см. таблицу 6.4) ;

Таблица 6.4 - Значение коэффициента, в зависимости от типа щети и скорости

Характер щети

Значение коэффициента , при скорости , м/с

0,3

0,6

Беспорядочная

Продольная

Поперечная

0,45

0,55

0,70

0,50

0,60

0,80

Подставим данные в формулу (6.5):

м2.

Длина сортировочного дворика определяется по формуле

,                                                           (6.6)

где - ширина дворика (можно принять м).

Подставим данные в формулу (6.6):

м.

Лесопропускная способность коллекторного коридора с применением тросового ускорителя при движении бревен поперечной щетью определяется по формуле

,                                          (6.7)

где - коэффициент, учитывающий разрывы между партиями леса, периодически выпускаемыми из сортировочных двориков ().

Подставим данные в формулу (6.7):

м3.

Длина подводящего коридора определяется по формуле:

,                                                  (6.8)

где - максимальный объем пучка, сплачиваемый сплоточной машиной (примем м3.

Подставим данные в формулу (6.8):

м.

Общая площадь сортировочного устройства определяется по формуле

,                                                 (6.9)

где  - коэффициент, учитывающий площадь, занятую сортировочными, коллекторными и подводящими коридорами (примем =1,25);

- коэффициент, учитывающий площадь, занятую наплавными сооружениями (примем =1,2).

Подставим данные в формулу (6.9):

м2.

6.2. Определение необходимого количества механизмов

Необходимое число механизмов (устройств) (за исключением ЛР-21 и УБ) определяется по формуле

,                                                      (6.10)

где - сменная производительность оборудования или пропускная способность устройства, м3;

- коэффициент использования рабочего времени (=0,9).

Подставим данные в формулу (6.10) и полученные результаты занесем в таблицу (6.5).

Таблица 6.5 – Количество необходимой техники и рабочих на генеральном рейде

Наименование механизма

Сменная производительность оборудования,
Псм, м³/см

Сменный объем переработки, Qсм, м³

Количество механизмов,

Количество обслуживающих рабочих, N

ЦЛР-172

3000

2500

1

4

2ТУМ

6000

2500

1

6

ЛР-21

2500

2500

1

3

УГБ

-

-

18

-

ЛР-37

-

-

9

-

Т-135

6000

2500

1

3

ВСЕГО

31

16


Данные для тяговых и прочностных расчетов сортиментных плотов

Вариант №54.

Расстояние буксировки, LД = 120 км;

Количество пучков в секции:

- по ширине, n1=13 шт.;

- по длине, n2=24 шт.;

Коэффициент полнодревесности плота, КПЛ = 0,43;

Высоты волны, м;

Расчетная скорость встречного ветра, υВ = 7,5 м/с;

Главные размерения буксировщика:

- длина, LБ = 9 м;

- ширина, ВБ = 4 м;

- осадка, ТБ = 1,05 м;

Коэффициенты полноты:
     - корпуса судна,
δ = 0,67;
     
- плоскости мидель-шпангоута, β = 0,81;
    Время на вспомогательные операции
tвсп= 80 мин.;
    Значения углов при учалке плота:

- ;

- .


7  РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СОРТИМЕНТНЫХ ПУЧКОВЫХ ПЛОТОВ

Транспортировка древесины в плотах в современных условиях является эффективным способом доставки сырья потребителю.

Требуется: рассчитать нагрузки, возникающие при транспортировке сортиментных плотов, подобрать такелаж, представить технологическую схему формирования пучков и плота; рассчитать необходимое количество рейсов, представить схему плота и его креплений.

  1.  Расчет параметров пучков для сортиментного плота

Объем пучка определяется по формуле

,                       (7.1)

где – ширина пучка, м;

– высота пучка, м;

– длина пучка (), м;    

– соотношение осей поперечного сечения пучка;

– коэффициент полнодревесности пучка.

Из формулы (7.1) следует, что высота пучка будет определяться как

         

,                                             (7.2)

а ширина пучка,                    

.                                                        (7.3)

Подставим данные в формулы (7.2) и (7.3):

м;

м.

Осадку пучка определяется по формуле

,                                                    (7.4)

где  и  - плотность  древесины и воды, кг/м3;

- поправочный коэффициент, зависящий от объемного веса древесины
(при = 700 – 800 кг/м
3; = 0,935).

Подставим данные в формулы (7.4):

м.

Усилие, возникающее в каждой из двух обвязок пучка, определяется по формуле

,                       (7.5)

где Kс - коэффициент сжатия бревен в коре Kс = 1,5.

Подставим данные в формулы (7.5):

Н.

Разрывное усилие определяется по формуле

,                                                       (7.6)

где m - коэффициент запаса прочности (m = 3 - для проволоки и канатов).

Подставим данные в формулы (7.6):

Н.

Длина обвязки определяется по формуле

,                                                      (7.7)

где m1 = 0,12 – коэффициент запаса прочности обвязки;

S - периметр поперечного сечения пучка. Он определяется по формуле

м.

Подставим данные в формулы (7.7):

м.

Число брёвен в пучке можно определить по формуле

шт.

  1.  Навигационная глубина акватории на рейдах

Минимальная навигационная глубина в местах установки лесосплавных машин и оборудования, сплотки, формирования и отстоя плотов определяется по формуле

,                                        (7.8)

где - максимальная осадка плота (), м;

- навигационный (донный) запас под пучками (определяется по таблице 7.1, м);

- запас глубины на заносимость (зависит от интенсивности отложения наносов в период навигации =0,25 м);

- запас глубины на волнение. Он определяется по формуле

м,

- запас глубины на сгон (=0,4 м);

- запас глубины на засорение при эксплуатации акватории (=0,15 м).

Таблица 7.1 - Значение донного запаса

Осадка пучка или плота, м

сортиментный

хлыстовой

До 1,5

От 1,5 до 3,0

Свыше 3,0

0,20

0,25

0,30

0,40

0,45

0,50

Подставим данные в формулу (7.8):

 м.

  1.  Расчет  сопротивления при буксировке пучкового плота

Общее сопротивление движению плота при буксировке определяется как сумма следующих сопротивлений

,                                     (7.9)

где - сопротивление трения от движения пучкового плота, Н;

- сопротивление движению плота от встречного ветра, Н;

- сопротивление плота от встречного волнения, Н;

- дополнительное сопротивление от движения буксировщика, Н;

- дополнительное сопротивление движению буксировщика от встречного ветра, Н;

- дополнительное сопротивление движению буксировщика от встречного волнения, Н.

Сопротивление трения пучкового плота на спокойной воде определяется по формуле

,                                      (7.10)

где  - коэффициент сопротивления формы, зависящий от ширины плота  и осадки плота  (определяется по таблице 7.2, );

С учетом зазоров между отдельными пучками, ширину и длину плота можно определить по формулам

;                                                (7.11)

,                                                  (7.12)

где - длина и ширина пучка, м;

     - количество пучков в секции по ширине и длине.

Подставим данные в формулы (7.11) и (7.12):

м;

м.

Таблица 7.3 - Значение коэффициента сопротивления формы

1

10

20

40

60

100

200

1,10

1,40

1,55

1,72

1,80

1,88

1,96

Осадку плота можно принять равной осадке отдельного пучка .

- площадь погруженной части поперечного сечения  плота. Она определяется по формуле:

м2;

- коэффициент сопротивления трению между древесиной и водой, (=0,009);

- площадь смоченной поверхности плота. Она определяется по формуле

м2;

- плотность воды,кг/м³;

- скорость движения плота на спокойной воде, можно принять м/с;

- скорость буксировщика при движении с плотом,

- длина плота, м.

Подставим данные в формулы (7.10):

Н.

Сопротивление движению плота от встречного ветра определяется по формуле

,                                (7.13)

где - коэффициент лобового сопротивления воздуха (=0,13);

- площадь надводной части поперечного сечения  плота, которая определяется по формуле:

,                                               (7.14)

    

где - высота плота, можно принять м;

- высота отдельного пучка, м;

- коэффициент сопротивления трению воздуха (=0,02);

- площадь трения, подверженная активному воздействию ветра. Она определяется по формуле

м².

- расчетная скорость встречного ветра, м/с;

- плотность воздуха (=1,225 кг/м³).

Подставим данные в формулы (7.14) и (7.13):

м²;

Н.

Сопротивление плота от встречного волнения определяется по формуле

,                                                      (7.15)

- коэффициент волнового сопротивления, зависящий от высоты волны и скорости движения плота  (см. таблицу 7.3), .

Таблица 7.3 - Значения коэффициента волнового сопротивления  

, м

Значение при скорости движения плота, м/с

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

0,8

1,1

1,3

1,6

1,9

2,1

0,32

0,82

1,53

3,10

5,32

7,45

0,22

0,52

0,86

1,72

2,86

3,96

0,13

0,28

0,46

0,88

1,38

1,88

0,09

0,18

0,28

0,50

0,83

1,14

0,07

0,12

0,20

0,35

0,58

0,80

0,05

0,09

0,16

0,30

0,51

0,69

0,04

0,07

0,13

0,33

0,48

0,60

Подставим данные в формулу (7.15):

Н.

Дополнительное сопротивление  от движения буксировщика определяется по формуле

,                        (7.16)

где - коэффициент трения буксировщика (для стальных судов );

- площадь смоченной поверхности буксировщика. При , она определяется по формуле

,                                    (7.17)       

         

где  - длина, ширина и осадка буксировщика, м;

- коэффициент полноты водоизмещения буксировщика;

- скорость движения буксировщика, м/с;

- коэффициент остаточного сопротивления. Он определяется по формуле

.

- площадь погруженной части мидель-шпангоута. Она определяется по формуле

м2;

- число Фруда. Оно определяется по формуле

;

Подставим данные в формулу (7.17):

м².

 

Подставим данные в формулу (7.16):

Н.

Дополнительное сопротивление движению буксировщика от встречного ветра определяется по формуле

,                                      (7.18)

- площадь проекции надводной части буксировщика на плоскость мидель-шпангоута.  В нашем случае примем  м2.

Подставим данные в формулу (7.18):

Н.

Дополнительное сопротивление движению буксировщика от встречного волнения определяется по формуле

Н.

Подставим данные в формулу (7.9):

 Н.

Удельное сопротивление воды движению плота является его качественной характеристикой и определяется по формуле

,                                                 (7.19)

где - объем древесины в плоту. Он определяется по формуле

 

м3.

Подставим данные в формулу (7.19):

Н.

  1.  Определение необходимого количества рейсов

Для решения этой задачи, в первую очередь, необходимо определить оптимальную скорость буксировки плота  для чего строится совмещенный график силы тяги на гаке буксировщика  и сопротивления при движении в зависимости от скорости .

Тяговые характеристики для некоторых буксировщиков приведены на рис. 7.1.

Рисунок 7.1 - Тяговые характеристики некоторых лесосплавных судов

Общее сопротивление, возникающее при буксировке плота, в значительной степени зависит от скорости буксировщика.

Для построения графика  необходимо рассмотреть диапазон изменения скорости буксировки от 0 до 1,4 м/с шагом 0,2 м/с.

Перпендикуляр, опущенный из точки пересечения кривых на ось, покажет оптимальную скорость буксировки плота по заданным характеристикам . Сделаем расчет сопротивления при буксировке пучкового плота с изменением скорости буксировки от 0 до 1,4 м/с с шагом 0,2 м/с. Результаты занесем в
таблицу 7.4.

Таблица 7.4 – Значения сопротивлений при буксировке пучкового плота

V

Rпл

Rh

ΔRб

ΔRв

ΔRh

R0

0

0

3868,18

0

0

35,83125

0

3904,0111

0,2

1642,69

4077,23

1930,16

773,82

37,77

909,24

9370,92

0,4

6570,76

4291,79

7720,65

2705,69

39,76

3179,18

24507,82

0,6

14784,22

4511,84

17371,46

5627,75

41,79

6612,61

48949,68

0,8

26283,05

4737,40

30882,59

9462,88

43,88

11118,89

82528,69

1,0

41067,27

4968,46

48254,04

14161,00

46,02

16639,18

125135,97

1,2

59136,87

5205,02

69485,82

19685,46

48,21

23130,41

176691,79

1,4

80491,85

5447,08

94577,92

26007,57

50,46

30558,89

237133,78

Выбираем буксировщик ПС-12 со скоростью движения м/с.

Общее время на оборот судна определяется по формуле

,                                                (7.20)

где - длина дистанции, м;

- скорость буксировки, м/с;

- максимальная скорость движения буксировщика в порожнем состоянии, определяется из условия  (см. рисунок 7.1), м/с;

- время на вспомогательные работы (зацепку, отцепку плота),  мин.

Подставим данные в формулу (7.20):

Объем древесины, перевезенной за один рейс, определяется по формуле

м3.

Необходимое количество рейсов рассчитывается по формуле

,                                                        (7.21)

где - общий объем древесины, подлежащий транспортировке в плотах,
м
3.

Подставим данные в формулу (7.21):

рейса.

  1.  Расчет формировочного такелажа

При прямолинейном установившемся движении плота сила тяги  на гаке буксировщика ПС - 12 при м/с определяется формулой

кН.

Сила тяги буксировщика через буксирные канаты передается продольным и поперечным креплениям плота. Величина натяжения в креплениях плота зависит от способа учалки буксирного каната.

На рисунке 7.2 представлен наиболее распространенный способ учалки для озерных плотов за два буксирных каната, укрепленных за бортовые лежни.

Рис. 7.2 - Схема учалки для озерных плотов за два буксирных каната

В таком случае усилия определяются по следующим формулам

  •  в буксирных канатах:

кН;

  •  в продольных бортовых лежнях:

кН;

  •  сжимающие головную часть плота:

кН;

  •  в усах-растяжках:

кН.

Оптимальная длина буксирного каната  при транспортировке плота определяется исходя из мощности буксировщика (см. таблицу 7.5), м.

Таблица 7.6 - Значения в зависимости от мощности буксировщика

, кВт

До 100

220

331

441

588

883

, м

80…150

200

230

270

300

350

При движении плота по криволинейному участку и при поворотах в основном работает один лежень и поэтому при выборе типа бортового лежня следует принимать условие

.

При выборе такелажа необходимо задаться коэффициентом запаса прочности и количеством внутренних тросов и лежней, поэтому воспользуемся формулами

,                                                  (7.22)

,                                                  (7.23)

,                                                  (7.24)

где - количество внутренних тросов и лежней (для буксирных канатов и усов-растяжек =1, продольных бортовых лежней =2);

- коэффициент запаса прочности.

Подставим данные в формулы (7.22), (7.23) и (7.24):

кН;

кН;

кН.

По разрывным усилиям подбирается необходимый такелаж.

По разрывному усилию подбираем канаты двойной свивки типа ЛК-0 конструкции
6 х 7 (1 + 6) + 1 о.с., соответствующие ГОСТу 3069-80.

Для усилия  кН выбираем канат с характеристиками, представленными в таблице 7.5.

Таблица 7.5 – Характеристики каната

Характеристика

канат

Диаметр, мм

7,8

Масса 1000 м каната, кг

221

Разрывное усилие, кН

26

Для усилия  кН выбираем канат с характеристиками, представленными в таблице 7.6.

 Таблица 7.6 – Характеристики каната

Характеристика

канат

Диаметр, мм

6,8

Масса 1000 м каната, кг

162,5

Разрывное усилие, кН

20,1

Для усилия  кН выбираем канат с характеристиками, представленными в таблице 7.7

 Таблица 7.7 – Характеристики каната

Характеристика

канат

Диаметр, мм

4,9

Масса 1000 м каната, кг

83,7

Разрывное усилие, кН

14,15

Длина счала «восьмерка» определяется по формуле:

,                                              (7.25)

где - количество пучков в ряду;

- длина цепной наставки, м;

- периметр пучка. Он определяется по формуле:

м.

Подставим данные в формулу (7.25):

м.

Длина счала «по верху» с охватом бортовых пучков по периметру определяется по формуле

,                                            (7.26)

где  - длина свободного конца счала (=4), м.

Подставим данные в формулу (7.26):

м.

Длина счала «в обхват» определяется по формуле

м.


8. РАСЧЕТ РЕЙДА ПРИПЛАВА

Рейды приплава являются конечным пунктом транспортировки леса, в которых лесоматериалы выгружают на берег в цеха сырья деревообрабатывающих комбинатов либо с последующей транспортировкой сухопутным транспортом.

В курсовом проекте вся древесина, отправляемая с берегового склада и лесосплавного рейда, поступает на рейд приплава.

Поступивший плот закрепляется на плотостоянке, затем разбирается, отдельные секции поступают на прикол. Оттуда осуществляется подача пучков потокообразователями ЛТ-37 в направляющий бон. Далее пучки с помощью выносного транспортера попадают выгрузочный механизм, откуда погрузчиком П – 2 складываются  в штабеля.

Таблица 8.1 – Количество необходимой техники и рабочих на рейде приплава

Наименование механизма

Количество механизмов,

Количество обслуживающих рабочих, N

ЛТ-37

2

-

П - 2

1

1

ВСЕГО

3

1

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовом проекте мы рассмотрели пример организации первоначального лесосплава, представляющий собой комплекс производственных и подготовительных работ, связанных с перемещением лесных грузов по водным путям. Так же рассмотрели и сделали соответствующие расчеты относительно наиболее распространенных технологических процессов транспортировки леса – лесных складов, лесонапровляющих сооружений, поперечных запаней, генерального рейда и рейда приплава. Оптимальным образом подобрали технику и оборудование на технологических участках, что обеспечило беспрерывность работы и снизило простой данного оборудования.

Так же в проекте наглядно были представлены технологические схемы склада с неполным циклом и с береговой сплоткой, лесонапровляющего бона, технологическая схема генерального рейда и рейда приплава.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

10996. Глобальные проблемы современности, Стимулы и потенциалы общественного развития 56 KB
  Глобальные проблемы современности. Современная глобальная ситуация. Политические экологические демографические экономические проблемы. Стимулы и потенциалы общественного развития. Глобальные проблемы современности являются самой актуальной тем
10997. Философия и мировоззрение. Типы мировоззрений 28 KB
  Философия и мировоззрение. Мировоззрение– это сложное синтетическое интегральное образование общественного и индивидуального сознания. В нем присутствуют различные компоненты: знания убеждения верования настроения стремления ценности нормы идеалы и т.д. Мирово
10998. Основные особенности философского типа мышления 91.5 KB
  Основные особенности философского типа мышления: КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ ОБОСНОВАННОСТЬ то есть последовательное проведение в решении мировоззренческих вопросов исходных однажды выбранных принципов их нельзя менять по ходу дела. В эти принципы конечно могут вноситься уточ...
10999. Функции философии 36 KB
  Функции философии Философия Пифагор автор слова фило любовь софи мудрость. С точки зрения Аристотеля мудрость означает знание общего в различных вещах знание первопричин действительности всеобщих свойств всеобщих законов всеобщих форм и структур действите
11000. Основные особенности досократовской философии 30.5 KB
  Основные особенности досократовской философии. Космоцентризм и основные понятия античной философииКосмос Природа Логос Эйдос Душа Спецификой греческой философии особенно в начальный период ее развития является стремление понять сущность природы космоса ми...
11003. Система и метод философии Гегеля. Диалектический метод Гегеля 25.46 KB
  Система и метод философии Гегеля. Выдающееся значение философии Гегеля заключалось в том что в ней в систематической форме было изложено диалектическое миропонимание и соответствующий ему диалектический метод исследования. Гегель разрабатывал д...
11004. Соотношение философии и науки по предмету. Предмет философии как отношение человека к миру 73.5 KB
  Соотношение философии и науки по предмету. Предмет философии как отношение человека к миру 1. Соотношение философии и науки по предмету. Множество определений философии. Существует множество определений философии и ее предмета1. Древнегреческий философ Платон пола...