Методика расчета крепежных элементов при транспортировке сельскохозяйственных грузов

УДК 656.073:633.1

В.Ю. Бойков, канд. техн. наук, доцент В.И. Балабанов, доктор техн. наук, профессор

ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»

методика расчета крепежных элементов при транспортировке сельскохозяйственных грузов

Перевозки сельскохозяйственных грузов имеют ряд особенностей: сезонность в уборке урожая, приводящая к колебаниям в грузообороте и объеме перевозок; короткие сроки уборки урожая, требующие напряженной работы автомобильного транспорта; неравномерность созревания сельскохозяйственных культур в различных климатических и почвенных районах страны; колебание урожайности, имеющее место при засухе и других неблагоприятных климатических условиях; тяжелые дорожные условия работы подвижного состава, особенно в весенне-осенний период.

Сложность организации перевозки сельскохозяйственных грузов заключается в большой номенклатуре грузов (свыше 75), изменчивости их механических свойств под воздействием влаги, давления, температуры, продолжительности хранения.

Перевозка картофеля, овощей, фруктов требует особой осторожности в связи с возможностью их повреждения.

Бестарные перевозки, приводящие к потере при завозе и хранении до 40 % урожая, следует заменять контейнерными. Фрукты (яблоки, ягоды) также перевозят в жесткой таре.

Потери при транспортировке существенно влияют на себестоимость сельскохозяйственной продукции, и их снижение является важной задачей.

При транспортировке сельскохозяйственных грузов в контейнерах большое значение имеет подбор и правильная установка крепежных элементов. В связи с этим возникает необходимость расчета крепежных элементов на прочность, жесткость и устойчивость.

В представленной работе приведен пример методики расчета крепежных элементов при транспортировке грузов сельскохозяйственного назначения.

Груз в контейнере, как правило, располагается на поддоне

или платформе и крепится ремнями, как показано на рис. 1 а, б.

Будем считать, что автомобиль или другое транспортное средство двигается с ускорением a. Для прочностного расчета рассмотрим силы, действующие на груз, массой M, добавив, согласно принципу Даламбера [1], силу инерции (рис. 2).

Составим уравнения равновесия. Спроектируем силы на ось Ox и приравняем нулю:

^1соБа1 + F2cosа2 + Щ - Ma = 0.

Аналогично на ось O>’:

N - Mg - F18Іпа1 - F2sina2 = 0.

Считая точку O центром приведения, составим уравнения для моментов сил:

Nb + Mah - Mgb - F1/1sinа1 - F2/2sinа2 = 0.

Груз массой М

Рис. 1. Варианты закрепления груза на поддоне

Рис. 2. Силы, действующие на груз:

F1 = 2Т1, F2 = 2T2 — силы, действующие на груз со стороны ремней; Т1, 72 — силы натяжения ремней; Fи = Ма — сила инерции; N — реакция опоры;

Fт =^— сила трения;/— коэффициент трения; а1, а2 — углы между крепежными ремнями и плоскостью поддона

Аналогично — для точки А:

Ма2+МК-2)-F2sina2

Выразим силу реакции опоры N из уравнения (2) и подставим в (3):

Flsin al ll — 2

+ F2 sin a2

= Mah. (5) 2

Из уравнений (4) и (5) видно, что если /1< 12 < Ь/2, то груз перевернется, и, следовательно, при закреплении ремней нужно соблюдать условие: Ь/2 < 11 < 12-Найдем горизонтальное перемещение груза за счет деформации ремней. Длины недеформирован-ных ремней с учетом охвата груза с двух сторон:

lpl =

2ll cos a

lp2 =

2l,

cos a2

Считая, что для ремней выполняется закон Гука, найдем их абсолютные деформации [2]:

ді = Tk. = Tl2ll : pl EpAp EpApcos al^

p p M = ^ p2 = EA

T2 2і2

cos a

-r*p EpAp

венно модуль поперечного сечения крепежного ремня.

где Ер, Ар — соответственно модуль упругости и площадь

Отсюда получаем горизонтальное перемещение груза, считая, что груз переместится ровно настолько, насколько растянутся ремни:

Д =1 Mpl cos al =1 Mlp2 cos a2.

Подставляя выражения (б) в уравнение (Т), получим:

Tlll = T2l2 или Flll = F2>T

Решая совместно уравнения (1), (2) и (8), находим силы, действующие на груз со стороны ремней, и, соответственно, силы натяжения ремней:

__________M (a - fg)_______________.

F1 = 2Tl =

cos al + f sin al +—

F2 = 2T2 = -

M

cos a2 + f sina2 +—

ll

Без учета силы трения:

F1 = 2Tl = -

Ma

ll

cos al + — cos a2

F2 = 2T2 = j l_2

l2

Ma

cos al + cos a2

Подставляя (б) и (9) в уравнение (7), находим горизонтальное перемещение груза:

Д = -

M

2Ep Ap

(cos al + f sin al) +

Так как Т1 > Т2, то условие прочности для ремней задается по нормальному напряжению на одном ремне:

о

p max

А

M

cos al + f sin al +

+—

2A

V l2

<[op }

где ор тах — максимальное нормальное напряжение; [ор] — допускаемое напряжение на растяжение для материала, из которого изготовлены ремни.

Проведем расчет количества крепежных болтов для первого способа крепления поддона с контейнером (рис. 1 а). При расчетах не будем учитывать силу трения, что очевидно повышает запас прочности, тогда суммарная поперечная сила, действующая на все болты:

F^ = F1cosa1 + F2cosa2.

Запишем условие прочности, учитывая, что площадь среза равна удвоенной площади поперечного сечения болта [3]:

2

2

FT

2FX

2

nd n

<[тб ]

где d — диаметр болта; п — количество болтов; [тб] = 0,6 - 0,8 [аб] — допускаемое касательное напряжение; [аб] — допускаемое нормальное напряжение стали, из которой изготовлены крепежные болты.

Используя формулы (10) и (14), найдем коли-

чество болтов:

n >

2 Ma

nd 2 [тб ]

f , Л-1

11 cos a2

1 + -1-----------2

12 cos al

-l

l2 cos al 1 + 1 ll cos a2

Таким образом, полученные формулы позволяют подобрать геометрические параметры крепления контейнера, а также количество, размеры и материал крепежных элементов для обеспечения максимальной сохранности перевозимых грузов.

Список литературы

1. Лачуга, Ю.Ф. Теоретическая механика / Ю.Ф. Лачуга, В.А. Ксендзов — М.: Колос, 2000. — 376 с.

2. Феодосьев, В.И. Сопротивление материалов / В.И. Феодосьев. — М.: Наука, 1964. — 540 с.

3. Баловнев, Г.Г. Сборник задач по сопротивлению материалов / Г.Г. Баловнев, Ю.В. Чернов. — М.: МСХА, 1993. — 255 с.

УДК 633.49

И.П. Фирсов, доктор с.-х. наук, профессор

ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»

Ю.П. Бойко, канд. с.-х. наук О.А. Старовойтова, канд. с.-х. наук

ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт картофельного хозяйства имени А.Г. Лорха»

использование биоконтейнеров в оригинальном семеноводстве картофеля

В современном состоянии отечественного картофелеводства первостепенное значение имеет поиск наиболее эффективных путей оптимизации технологических процессов оригинального семеноводства картофеля в рамках сокращения требуемых материальных, трудовых, энергетических и других затрат, и особенно на этапе создания исходного материала.

В настоящее время пересматриваются принятые технологии выращивания исходного материала в закрытом грунте (стационарные и весенне-летние теплицы) из-за низкой окупаемости и высокой себестоимости получаемой продукции.

Важнейшей задачей, стоящей перед картофелеводами России при реализации «Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы», является повышение объемов валового сбора картофеля, урожайности и качества с целью обеспечения собственным картофелем всех жителей страны.

Достижение этих задач возможно только на основе широкого освоения современных высокоэффективных технологий на всех этапах ведения селекции и семеноводства картофеля. В решении этой проблемы приоритетное направление имеет использование в оригинальном семеноводстве исходно-

го материала. В настоящее время появились инновационные разработки, способствующие повышению эффективности приемов и методов селекции и семеноводства картофеля, позволяющие стимулировать производство качественных семян высоких репродукций.

Одним из перспективных направлений в решении этой актуальной проблемы является создание технологии получения исходного материала — мини-клубней в процессе оригинального семеноводства, а также в селекции картофеля. Главная особенность технологии — использование микроклубней, получаемых в лабораторных условиях — in vitro.

Однако производственные посадки микроклубней на больших площадях в открытый грунт, несмотря на преимущество по сравнению с рассадным (тепличные посадки), выращивание мини-клубней из меристемных растений было несколько затруднительным. И только применение нанотехнологии при посадке микроклубней, помещенных в биоконтейнеры, позволило создать современную высокоэффективную технологию, максимально механизировать технологические процессы.

Новейшие исследования, проводимые во ВНИИКХ и СГУП «Моссельхоз», открывают большие перспективы промышленного развития семеноводства и быстрого внедрения в производство

13