Celmu slīpmašīna ir lieljaudas{0}}mašīna, kas izstrādāta, lai koku celmus un saknes pārvērstu šķeldu. Apsverot iespēju vilkt-aiz celmu dzirnaviņas -, ko parasti izmanto arboristi un ainavu veidotāji -, viens no svarīgākajiem inženiertehniskajiem jautājumiem ir šāds: cik liels vilkšanas spēks nepieciešams, lai droši vilktu celmu dzirnaviņas un tās piekabi augšup pa nogāzi, pāri mīkstai zemei vai pa asfaltētu ceļu? Pareizi aprēķinot vajadzīgās jūgstieņa vilkšanas spēku, tiek nodrošināta velkošā transportlīdzekļa (pikapa, traktora vai apvidus auto) pietiekama jauda un bremzēšanas jauda, novēršot nedrošas situācijas un mehānisku spriedzi. Šajā rakstā ir izskaidrota uz fiziku{6}} balstītā metode celmu slīpmašīnas vilkšanas spēka aprēķināšanai.
Kopējais vilkšanas spēks, kas nepieciešams, lai vilktu celmu slīpmašīnu, ir divu galveno pretestību summa: gravitācijas komponents, kas darbojas paralēli slīpumam, un rites pretestība starp piekabes riepām un zemes virsmu. Pamatformula ir:
Fkopā=m×g×[sinθ+fr×cosθ]
Kur:
Fkopējais= nepieciešamais vilkšanas spēks (ņūtonos vai pārrēķināts uz kgf/lbf)
m{0}} celmu dzirnaviņas un piekabes kopējā masa (kg)
g{0}} gravitācijas paātrinājums (9,81 m/s²)
θ= slīpuma leņķis grādos
fr= rites pretestības koeficients (bez izmēra)
Lai piemērotu šo formulu celmu slīpmašīnai, vispirms ir nepieciešams mašīnas faktiskais slapjais svars, ieskaitot pilnu degvielas tvertni, hidraulisko eļļu un visus pievienotos piederumus, kā arī pašas piekabes taras svaru. Piemēram, tipiska-vidēja slodzes vilkšana-aiz Stump Grinder sver aptuveni 1000–1500 kg, un izturīga tandēma-ass piekabe pievieno vēl 400–600 kg, nodrošinot kopējo velkamo masu 1400–2,1 000 kg.
Uz līdzenas, bruģētas zemes (θ=0∘) formula tiek vienkāršota līdz F=m×g×fr. Izmantojot asfalta rites pretestības koeficientu 0,018 un kopējo masu 1800 kg, nepieciešamais vilkšanas spēks ir aptuveni 318 N jeb 32 kgf -, ko viegli vadāma lielākā daļa vieglo kravas automašīnu. Tomēr reālie apstākļi{10}}reti ir vienmērīgi. Uz 5 grādu slīpuma (apmēram 8,7% slīpums) gravitācijas komponents kļūst nozīmīgs. Izmantojot to pašu 1800 kg celmu slīpmašīnu un piekabi uz asfalta:
F=1800×9,81×[sin5∘+0.018×cos5∘]≈17658×[0.087+0.0179]≈1853 N (apmēram 189 kgf)
10 grādu slīpumā ar grants virsmu (fr=0.10) spēks strauji palielinās:
F=1800×9,81×[sin10∘+0.10×cos10∘]≈4410 N (apmēram 449 kgf)
Tas tuvojas praktiskajam jūgstieņa ierobežojumam — pus-tonnu pikapam, īpaši uz vaļīgām virsmām, kur var būt ierobežota riepu saķere.
Kāpurķēžu pašpiedziņas{0}}celmu slīpmašīnas modeļiem aprēķins pāriet uz to, lai pārbaudītu, vai pašas mašīnas piedziņas sistēma var uzbraukt noteiktā slīpumā bez slīdēšanas. Šeit formula salīdzina pieejamo vilces spēku ar nepieciešamo spēku:
Pieejams=μ×m×g×cosθ
Obligāti=m×g×[sinθ+ft×cosθ]
Kur μ ir sliežu ceļa -saķeres koeficients ar zemi (parasti 0,4–0,6 cietai augsnei, 0,25–0,35 slapjam mālam) un pēdas ir sliežu ceļa iekšējā rites pretestība (0,04–0,07). Celmu slīpmašīna var uzkāpt nogāzē tikai tad, ja pieejamais ir lielāks vai vienāds ar Frequired.
Rezumējot, lai aprēķinātu celmu slīpmašīnas vilkšanas spēku, ir jāzina kopējā velkamā masa, stāvākais paredzamais slīpuma leņķis un virsmas rites pretestība. Izmantojiet formulu F=m⋅g⋅[sinθ+fr⋅cosθ] un reiziniet ar drošības koeficientu 1,3–1,5, lai ņemtu vērā palaišanas inerci un pārejošas slodzes. Vienmēr salīdziniet rezultātu ar sava velkošā transportlīdzekļa ražotāja-noteikto jūgstieņa vilkmi un bruto kopējo svaru (GCWR), lai nodrošinātu drošu un stabilu celmu slīpmašīnas darbību katrā darba vietā.
