Displacement compensators for the skylines of timber transportation cableways

Authors

  • Ihor Rudko Ukrainian National Forestry University
  • Borys Bakay Ukrainian National Forestry University
  • Ihor Karatnyk Ukrainian National Forestry University
  • Volodymyr Gobela Ukrainian National Forestry University
  • Ivan Radiak Ukrainian National Forestry University

DOI:

https://doi.org/10.31649/2413-4503-2023-17-1-121-128

Keywords:

compensating device, tension stabilization, skyline, cableway, timber transportation

Abstract

Cableways for timber transportation are quite effective in terms of manufacturability, specific energy consumption, material capacity and the negative impact level on the environment in difficult natural operating conditions, compared to similar types of machines. Since non-stationary cableways are usually used in forestry production, which are characterized by a light construction with relatively small safety margins of cable equipment elements, then for this type of roads, the reliability and safety of the skylines work are important factors for their effective operation. In order to reduce the cost and duration of installation and dismantling operations, the skylines are usually rigidly fixed to trees, stumps or artificial supports. Such a cable fastening scheme is technically convenient, but it does not allow for constant tension of the skylines when the carriage with the load is moving along the span, under wind load, possible temperature fluctuations, icing of structural elements, and emergency situations. As a result, intensive changes in cable tension during their operation cause dynamic loads and vibrations in the cable rigging, as well as uneven and accelerated wear of the skylines, and a decrease in their durability. Under such conditions, in order to increase the reliability of the cable rigging of timber transportation cableways (both individual existing models of equipment and the latest ones), it is proposed to equip them with displacement compensators for the skylines. After analyzing a number of prototype devices that are effectively used in related industries, it was concluded that pneumatic, mechanical, and hydraulic compensator designs can be considered rational for timber production. Therefore, in view of the above, we performed a detailed calculation and designed the main technical elements of the compensating device, developed a control scheme for its working body, and analyzed its stress-strain state using the Autodesk Inventor software package. The use of rational compensator designs and appropriate control schemes for their working bodies will create the prerequisites for reliable and safe operation of timber transportation cableways in various operating modes and terrain and climatic conditions, and minimize the likelihood of emergencies

Author Biographies

Ihor Rudko, Ukrainian National Forestry University

Ph. D. (Eng.), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Forest Engineering,

Borys Bakay, Ukrainian National Forestry University

Ph. D. (Eng.), Associate Professor, Head of the Department of Forest Engineering

Ihor Karatnyk, Ukrainian National Forestry University

Ph. D. (Eng.), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Forest Engineering

Volodymyr Gobela, Ukrainian National Forestry University

Senior Lecturer of the Department of Forest Engineering

Ivan Radiak, Ukrainian National Forestry University

Post-Graduate Student of the Department of Forest Engineering

References

Birda M,. Borz S. A. «A comparison between tractor based and skyline based mechanized systems for timber logging,» Bulletin of the Transilvania University of Brasov, Series II: Forestry, Wood Industry, Agricultural Food Engineering, Vol. 5(1), pp. 19–24. 2012. Available: https://webbut.unitbv.ro/index.php/Series_II/article/view/1428.

Рудько І. М. Потреба і передумови впровадження лісозаготівельних технологій з використанням канатних доріг лісопромислового призначення. Науковий вісник Національного лісотехнічного університету України: збірник науково-технічних праць. Вип. 25.9. С. 233–239. 2015. doi: 10.15421/40250937.

Cavalli R. Prospects of research on cable logging in forest engineering community. Croatian Journal of Forest Engineering: Journal for Theory and Application of Forestry Engineering. 2012. Vol. 33(2), pp. 339–356. Available: https://crojfe.com/site/assets/files/3778/13_cavalli_339-356.pdf

Матіїшин М. В., Мартинців М. П., Рудько І. М. Підвищення надійності канатних лісотранспортувальних систем. Проблеми трибології: міжнародний науковий журнал. 2003. № 1. С. 44–47. URL: https://www.researchgate.net/publication/360626440_Pidvisenna_nadijnosti_kanatnih_lisotransportuvalnih_sistem

Мартинців М. П., Сологуб Б. В. Матіїшин. М. В. Динаміка та надійність підвісних канатних систем. Львів, Україна: Вид-во НУ «Львівська політехніка». 2011. 188 с.

Мартинців М. П., Рудько І. М. Особливості багатокритеріальної оптимізації основних параметрів підвісних канатних лісотранспортних установок. Науковий вісник Національного лісотехнічного університету України: збірник науково-технічних праць. Вип. 23. № 15. С. 108–115. 2013. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/nvnltu_2013_23.15_20

Мартинців М. П., Тисовський Л. О., Боратинський О. В., Рудько І. М. Аналіз роботи канатної лісотранспортної установки як складної системи. Науковий вісник: збірник науково-технічних праць. 2002. Вип. 12.8. С. 107–111. URL: https://nv.nltu.edu.ua/Archive/2002/12_8/21.pdf

Турянський Р. І. Аналіз конструктивних особливостей монтажно-демонтажного обладнання підвісних канатних лісотранспортних систем і методів його розрахунку. Науковий вісник НЛТУ України. 2013. № 23(17). С. 150–157. URL: https://nv.nltu.edu.ua/Archive/2013/23_17/150_Tur.pdf

Marchi L, Grigolato S., Mologni O., Scotta R., Cavalli R., Montecchio L. State of the art on the use of trees as supports and anchors in forest operations. Forests, Vol. 9(8), pp. 1–17. 2018. doi: 10.3390/f9080467.

Тисовський Л. О., Рудько І. М. Моделювання роботи канатів підвісних транспортних установок. Сучасні проблеми механіки: Всеукр. наук. конф. Львів, 2004. С. 49–50.

Mologni O., Marchi L., Lyons C. K., Grigolato S., Cavalli R., Röser D. Skyline tensile forces in cable logging: Field observations vs. software calculations. Croatian Journal of Forest Engineering 2021. Vol. 42(2), pp. 227–243. 2021. doi:10.5552/crojfe.2021.722.

Dupire S., Bourrier F., Berger F. Predicting load path and tensile forces during cable yarding operations on steep terrain. Journal of Forest Research, Vol. 21(1), pp. 1-14. 2016. doi: 10.1007/s10310-015-0503-4.

Рудько І. М.,. Бариляк В. В Проектування компенсаторів для підвісних канатних підіймально-транспортувальних установок. Прикладні науково-технічні дослідження: матер. міжнар. наук.-практ. конф. Івано-Франківськ, 2017, с. 47. doi: 10.5281/zenodo.7003894.

Rudko I., Horzov S., Bakay B., Gobela V. Design of compensating device for the cable logging system. Scientific Collection InterConf: with the Proceedings of the 1st International Scientific and Practical Conference Innovative Development in the Global Science. Boston, 2022, pp. 433–438. Available: https://archive.interconf.center/files/journals/3/issues/11/public/11-12-PB.pdf#page=434.

Щербань В. Ю., Мурза Н. І., Кириченко А. М., Колиско О. З., Шолудько М. І. Компенсатор натягу: пат. Україна: D05В 47/00. № 117290 МПК (2017.01), 26.06.2017.

Кузьмінський В. П., Рудчик О. С. Компенсатор натягування кабеля: пат. Україна: B65H0/24, B65H77/00, B66D1/50. № 60560, 15.10.2003.

Hrabovsky L. Tensile forces in lift carrier ropes exerted by the fluid pressure. Advances in Science and Technology Research Journal. 2019. Vol. 13(3), pp. 31–37. doi:10.12913/22998624/110050.

Jian L, Yuan-Xiang L. «Multi-rope hoist steel rope tension on-line monitoring system. National Conference on Information Technology and Computer Science (CITCS 2012), Lunzhou, 2012, pp. 229–232. Available: https://www.atlantis-press.com/article/3015.pdf.

Параска Г. Б. Стабілізація натягу ниток основи на в’язальних машинах. Хмельницький: Редакційно-видавничий центр ХНУ, 2012, 275 с.

Бариляк В. В., Рудько І. М., Бичинюк І. В. Компенсатор натягу несучого каната лісотранспортної установки: пат. Україна: В61В 12/00. № 73489 МПК (2012.01), 25.09.2012.

Song Di, Xu G.-Y., Lei G.-Y.,. Zhang X.-G,. Tian B.-L Research on Dynamic Characteristics and Compensation of Wire Rope Tension and Load Measurement Based on Hydraulic Connection Device. Shock and Vibration, Vol. 2019, pp. 1–12 p. 2019. doi: 10.1155/2019/3809242.

Lei G., Xu G., Zhang X., Tian B. Study on dynamic characteristics and compensation of wire rope tension based on oil pressure sensor. Advances in Mechanical Engineering. Vol. 11(3), pp. 1–13. 2019. doi: 10.1177/1687814019836024.

Рудько І. М. Вплив зміни температури на силові та геометричні характеристики несучого каната підвісної транспортної установки. Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки: науковий журнал. 2006. № 6(87). С. 48–52. URL: http://lib.khnu.km.ua/pdf/visnyk_tup/2006/2006-6-1-T.pdf#page=48.

Timothy W. Dell. Hydraulic Systems for Mobile Equipment. 2nd Edition. Illinois, USA: The Goodheart-Willcox Company, Inc., 2023, 860 p.

Downloads

Abstract views: 63

Published

2023-09-14

How to Cite

[1]
I. Rudko, B. Bakay, I. Karatnyk, V. Gobela, and I. Radiak, “Displacement compensators for the skylines of timber transportation cableways”, ВМТ, vol. 17, no. 1, pp. 121–128, Sep. 2023.

Issue

Section

Articles

Metrics

Downloads

Download data is not yet available.