แรงลากจูงที่จำเป็นสำหรับเครื่องบดตอไม้คำนวณอย่างไร?

เครื่องเจียรตอไม้เป็นเครื่องจักรงานหนัก-ที่ออกแบบมาเพื่อลดตอไม้และรากให้เป็นเศษไม้ เมื่อพิจารณาการลากจูง-หลังเครื่องบดตอไม้ - รูปแบบทั่วไปสำหรับ Arborists และคนจัดสวน - หนึ่งในคำถามทางวิศวกรรมที่สำคัญที่สุดคือ: ต้องใช้แรงลากจูงเท่าใดในการดึงเครื่องบดตอไม้และรถพ่วงขึ้นไปบนทางลาด ข้ามพื้นดินอ่อน หรือไปตามถนนลาดยางอย่างปลอดภัย การคำนวณแรงดึงคานบังคับเลี้ยวที่ต้องการอย่างถูกต้องช่วยให้มั่นใจได้ว่ารถลากจูง (รถปิคอัพ รถแทรกเตอร์ หรือรถ SUV) มีกำลังและความสามารถในการเบรกเพียงพอ ป้องกันสถานการณ์ที่ไม่ปลอดภัยและความเครียดทางกลไก บทความนี้จะอธิบายวิธีการทางฟิสิกส์-ในการคำนวณแรงลากจูงสำหรับเครื่องโม่ตอไม้

แรงลากจูงทั้งหมดที่ต้องใช้ในการดึงเครื่องเจียรตอไม้คือผลรวมของความต้านทานหลัก 2 ประการ ได้แก่ ส่วนประกอบแรงโน้มถ่วงที่กระทำขนานกับความลาดเอียง และความต้านทานการหมุนระหว่างยางรถพ่วงกับพื้นผิวพื้นดิน สูตรพื้นฐานคือ:

ผลรวม=m×g×[sinθ+fr​×cosθ]

ที่ไหน:

Ftotal​= แรงลากจูงที่ต้องการ (นิวตัน หรือแปลงเป็น kgf / lbf)

m= มวลรวมของเครื่องบดตอไม้พร้อมรถพ่วง (กก.)

g= ความเร่งโน้มถ่วง (9.81 m/s²)

θ= มุมลาดเป็นองศา

fr​= สัมประสิทธิ์ของความต้านทานการหมุน (ไร้มิติ)

หากต้องการใช้สูตรนี้กับเครื่องเจียรตอไม้ คุณต้องมีน้ำหนักเปียกที่แท้จริงของเครื่องจักรก่อน รวมทั้งถังน้ำมันเชื้อเพลิงเต็ม น้ำมันไฮดรอลิก และอุปกรณ์เสริมใดๆ ที่ต่ออยู่ รวมทั้งน้ำหนักเมื่อทดค่าของรถพ่วงด้วย ตัวอย่างเช่น -ตัวลากจูงขนาดกลาง-ด้านหลัง Stump grinder ทั่วไปจะมีน้ำหนักประมาณ 1,000–1,500 กก. และรถพ่วงแบบเพลาคู่ที่แข็งแรง-จะมีน้ำหนักเพิ่มอีก 400–600 กก. ทำให้มีมวลลากทั้งหมด 1,400–2,100 กก.

บนพื้นราบและปูผิวทาง (θ=0∘) สูตรจะย่อเป็น F=m×g×fr​ การใช้ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานการหมุนของแอสฟัลต์ 0.018 และมวลรวม 1,800 กิโลกรัม แรงลากจูงที่ต้องการคือประมาณ 318 N หรือ 32 kgf - จัดการได้ง่ายโดยรถบรรทุกขนาดเล็กส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม สภาพโลกแห่งความเป็นจริง-ไม่ค่อยจะราบเรียบ บนความชัน 5 องศา (ประมาณ 8.7% ของระดับ) องค์ประกอบความโน้มถ่วงจะมีนัยสำคัญ การใช้เครื่องโม่ตอไม้ขนาด 1,800 กก. และรถพ่วงแบบเดียวกันบนแอสฟัลต์:

F=1800×9.81×[sin5∘+0.018×cos5∘]µ17658×[0.087+0.0179]µ1853 N (ประมาณ 189 kgf)

บนความลาดชัน 10 องศาที่มีพื้นผิวกรวด (fr​=0.10) แรงจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว:

F=1800×9.81×[sin10∘+0.10×cos10∘]µ4410 N (ประมาณ 449 kgf)

นี่กำลังเข้าใกล้ขีดจำกัดคานลากในทางปฏิบัติของรถกระบะครึ่ง-ตัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนพื้นผิวที่หลวมซึ่งอาจจำกัดการยึดเกาะของยาง

สำหรับรุ่นเครื่องเจียรตอไม้แบบขับเคลื่อนด้วยตนเอง- การคำนวณจะเปลี่ยนไปเพื่อตรวจสอบว่าระบบขับเคลื่อนของเครื่องสามารถปีนขึ้นไปบนทางลาดที่ระบุได้โดยไม่ลื่นไถลหรือไม่ สูตรนี้จะเปรียบเทียบแรงฉุดลากที่มีอยู่กับแรงที่ต้องการ:

ใช้ได้=μ×m×g×cosθ

ความถี่=m×g×[sinθ+ft​×cosθ]

โดยที่ μ คือค่าสัมประสิทธิ์การยึดเกาะของแทร็ก- (โดยทั่วไป 0.4–0.6 สำหรับดินแข็ง 0.25–0.35 สำหรับดินเหนียวเปียก) และ ft​คือความต้านทานการหมุนภายในของแทร็ก (0.04–0.07) เครื่องเจียรตอไม้สามารถปีนขึ้นไปบนทางลาดได้ก็ต่อเมื่อ Favailable​ มากกว่าหรือเท่ากับ Frequired​

โดยสรุป การคำนวณแรงลากจูงสำหรับเครื่องเจียรตอไม้จำเป็นต้องทราบมวลที่ลากทั้งหมด มุมลาดเอียงที่ชันที่สุดที่คาดไว้ และความต้านทานการหมุนของพื้นผิว ใช้สูตร F=m⋅g⋅[sinθ+fr​⋅cosθ]แล้วคูณด้วยปัจจัยด้านความปลอดภัยที่ 1.3–1.5 เพื่อพิจารณาถึงแรงเฉื่อยเริ่มต้นและโหลดชั่วคราว เปรียบเทียบผลลัพธ์กับรถลากจูงของคุณ-แรงดึงคานลากที่กำหนดและพิกัดน้ำหนักรวม (GCWR) ของผู้ผลิตรถลากจูงของคุณเสมอ เพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องเจียรตอไม้ของคุณทำงานได้อย่างปลอดภัยและมั่นคงในทุกไซต์งาน