ПРИМЕНЕНИЕ КАНАТНЫХ УСТАНОВОК НА ТРЕЛЕВКЕ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ В ГОРНЫХ РАЙОНАХ И НА ГРУНТАХ С НИЗКОЙ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ

APPLICATION OF HAULERS ON THE REMOVAL OF COMMERCIAL TIMBERS IN MOUNTAIN DISTRICTS AND ON SOILS LOW-LOAD-BEARING

Король C.A., к.т.н., Нехорошее H.B.

ФГБОУ ВПО «Ухтинский государственный технический университет»

г. Ухта, Россия DOI: 10Л2737/3931

Аннотация: в статье рассматривается характеристика канатных трелевочных установок и возможность их применения в Республике Коми.

Summary: in the article description of трелевочных haulers and possibility of their application are examined of the Komi Republic.

Ключевые слова: трелевка древесины, канатная трелевка, канатная дорога.

Keywords: hauling wood, cable crane, lift.

В настоящее время, при ухудшении экологической ситуации в лесах, с одной стороны, и при растущей потребности в возрождении лесной промышленности - с другой, технология с использованием канатных трелёвочных установок может сыграть благоприятную роль в становлении лесной отрасли. В последнее время лесная промышленность России сталкивается с целым рядом неблагоприятных проблем:

  • 1. Большинство мест лесозаготовок удалено от населенных пунктов на многие десятки километров, что вызывает дополнительные затраты на строительство и содержание лесных дорог, мостов, ведет к значительному росту износа машин, снижению их общей производительности на вывозке. Все это в конечном итоге повышает себестоимость заготовленной древесины.
  • 2. Основной запас спелой и качественной древесины находится на труднодоступных или запретных территориях, где традиционная техника не в состоянии вести заготовку лесоматериалов.
  • 3. В весенний, летний и осенний периоды объем заготовок снижается из- за недоступности некоторых лесосек для наземного транспорта.
  • 4. Ежегодно ужесточаются экологические требования к заготовителям.

Общеизвестно, что перемещение наземной техники, приводит к

существенному повреждению почвенного покрова, что вызывает дополнительные затраты на почво- и лесовосстановительные работы. Эти затраты могут оказаться весьма значительными, так как в горных районах окружающая среда особенно чувствительна к повреждениям, а ее восстановительные возможности ослаблены. Следует учитывать также, что 80% рек и ручьев берут свое начало в лесных массивах, повреждение которых ведет к их загрязнению и усыханию, а это вызывает другие глобальные экологические проблемы.

Для трелевки лесоматериалов в горных условиях и в тех случаях, когда невозможно применять трелевочные тракторы, используют канатные установки. Они состоят из лебедки, тяговых и несущих канатов, мачт, стрел, оттяжек, прицепных приспособлений и специальных кареток. С их помощью деревья, хлысты или сортименты можно перемещать волоком, в полуподвесном или подвесном положении. Выбор способа трелевки зависит от рельефа местности, почво-грунта, типа и параметров оборудования. По назначению и характеру выполняемой работы канатные установки могут быть трелевочными (УТК), трелевочно-транспортными (УТТ), транспортными (УТ) и погрузочными (УП).

Трелевочные короткодистанционные установки УТК предназначены для трелевки лесоматериалов от пня к лесной дороге или волоку при погрузке древесины на автопоезд. Трелевочно-транспортные установки выполняют трелевку лесоматериалов от пня к несущему канату (не менее 30 м) и последующую транспортировку его в подвешенном положении. Для транспортировки древесины в подвешенном положении и погрузки его на подвижной состав лесных дорог используют транспортные установки.

По конструкции различают трелевочные канатные установки с несущим канатом и без него, без верхнего направляющего блока, с одним верхним направляющим блоком, с двумя и более направляющими блоками.

Трелевка целых деревьев канатной установкой на базе экскаватора, раскряжевка с помощью харвестерной головки, смонтированной на

экскаваторе

Описание технологии.

Представляемая технология включает комбинацию трелевки канатной установкой целых деревьев и их обработку, достигая при этом большую производительность труда, чем обычные харвестерные технологии на лесосеках с крутыми уклонами. Другое преимущество этой технологии заключается в том, что исключаются несчастные случаи и проблемы, связанные с эргономикой при работе работой в лесонасаждениях. Все эти преимущества достигаются использованием в технологическом процессе заготовки лесоматериалов специальной системы машин, главной из который является канатная установка на базе экскаватора. Технология наилучшим образом подходит для хвойных лесов с доступными лесными дорогами.

Технологический процесс предусматривает работу на лесосеке двух рабочих (вальщика с бензомоторной пилой и оператора канатной установки). Технологический процесс включает следующие операции:

  • 1. Валка деревьев бензомоторной пилой.
  • 2. Трелевка целых деревьев канатной установкой на базе экскаватора с самоустанавливающейся мачтой. Мачта монтируется на гусеничном экскаваторе. Канатная установка, управляется по радио командами оператора, который находится на лесосеке.
  • 3. Очистка доставленных канатной установкой деревьев от сучьев и раскряжевка хлыстов на сортименты с использованием сменной харвестерной головки, установленной на гусеничном или колесном экскаваторе.
  • 4. Штабелёвка сортиментов с использованием сменного гидрозахвата, который устанавливается на том же гусеничном или колесном экскаваторе вместо харвестерной головки.

Трелевка целых деревьев канатной установкой на базе экскаватора с самоустанавливающейся мачтой

Оценка технологического процесса эргономика и техника безопасности:

  • 1. Канатная трелевка наиболее предпочтительна с точки зрения безопасности и охраны здоровья. Радиоуправление канатной установкой исключает несчастные случаи.
  • 2. Заготовка целых деревьев означает, что эта технология исключает неэргономичные операции и несчастные случаи при очистке ствола дерева от сучьев и раскряжевки хлыста на крутых склонах лесосеки.

3. Механизированная очистка сучьев и раскряжевка на площадке перед канатной установкой также рассматривается, как предпочтительная в отношении эргономики и техники безопасности.

Вопросы охраны окружающей среды (воздействие на грунт, воздействие на насаждение, потребление жидкого топлива):

  • 1. Отсутствие наземного транспорта на лесосеке означает, что воздействие на грунт очень небольшое.
  • 2. Повреждение насаждения минимальное, потому что позиционирование тележки канатной установки очень точное.
  • 3. Машины использует биоразлагающиюся гидравлическую жидкость.

Представленная технология работы - только одна из альтернатив для

машинной заготовки лесоматериалов на крутых склонах (50-70%). Самоустанавливающаяся канатная трелевочная установка особенно полезна на лесосеках, где обычные технологии канатной трелевки не применимы, например, из-за нехватки соответствующих «якорных» деревьев. Канатная трелевка целых деревьев плюс механизированная очистка деревьев от сучьев и раскряжевка хлыстов на сортименты с помощью харвестерной головки повышает экономические показатели и снижает риск несчастных случаев.

Недостатки технологии:

  • 1. Разделение технологии на отдельные этапы повышает риск сбоев.
  • 2. Эффективность технологии снижается с увеличением дистанции трелевки, уменьшением интенсивности прореживания и при работе с деревьями, характеризующимися большим разбросом градиента сбежестости.

Таблица 1 - себестоимость заготовки 1 м3 древесины

в условиях уральского региона

в условиях Республики Коми

бензопила + канатная трелёвочная установка

бензопила + канатная трелёвочная установка

бензопила + форвардер

харвестер + форвардер

620,93 руб.

863,89 руб.

1113,36 руб.

2398,49 руб.

Библиографический список

  • 1. http://www.lesopromyshlennik.ru/timber/lz_germ2.html
  • 2. http ://allyears. ш/lesoekspluataciya/1849-trele vka-chast-9. html

УДК 630.37

РАЗРАБОТКА ТРАНСМИССИЙ ДЛЯ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН ЛЕСОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА

THE DEVELOPMENT OF TRANSMISSIONS FOR TRACKED VEHICLES OF TIMBER INDUSTRY COMPLEX

Кузнецов H.B., Колычев A.A. студенты кафедры Колесных и гусеничных машин ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса» г. Мытищи, Россия.

DOI: 10.12737/3932

Аннотация: Статья посвящена разработке трансмиссий, которые существенно повысят маневренность, проходимость, скорость и производительность гусеничных лесозаготовительных машин на базе тракторов "Алтайского тракторного завода" АТЗ.

Summary: Article focuses on the development of transmissions, which will significantly increase the agility, passability, speed and performance of tracked forest machines based on tractors "Altai Tractor Plant".

Ключевые слова: Гусеничные машины, трансмиссия, маневренность, проходимость, скорость, движитель.

Keywords: Tracked vehicles; transmission; agility; passability, speed, propulsor.

На сегодняшний день в отечественном лесном машиностроении ведется конкурентная борьба с иностранными производителями лесозаготовительной техники. Перед разработчиками стоит задача повышения надежности, маневренности, управляемости и производительности гусеничных машин. Предлагаемая нами конструкции трансмиссий помогут решить ряд этих задач.

Проектируемая трансмиссия должна выдерживать основные нагрузки [2,5] действующие на нее со стороны двигателя (в виде крутильных колебаний) и движителя (в виде нагрузок на ведущих звездочках возникающих со стороны ходовой системы и гусениц) при движении машины по профилю пути [6,9,10,11].

Базовой машиной для применения разрабатываемой трансмиссии была выбрана гусеничная валочно-трелевочная машина семейства Алтайского тракторного завода (АТЗ) [4]. Особенность данной трансмиссии заключается в том, что передача мощности осуществляется по двум потокам [1]. Крутящий момент от двигателя через муфту сцепления передается на проектируемую трансмиссию (коробку передач). Коробка передач имеет два выходных вала. Данная трансмиссия по своим функциональным возможностям включает в себя два механизма: механизм коробки перемены передач и механизм поворота.

Разрабатываемая трансмиссия универсальна и может применяться на различных типах машин.

На рисунке 1 представлен механизм передачи и поворота, где через промежуточный редуктор крутящий момент передается при помощи валов (позиции 21 и 24) на левый и правый борт.

Механизм передачи и поворота ВТМ

Рисунок - 1 Механизм передачи и поворота ВТМ

В механизме передачи и поворота используются планетарные редуктора для увеличения крутящего момента подводимого к конечным бортовым передачам. За счет изменения конструкции коробки передач количество передач в проектируемой трансмиссии возросло с 5 до 7, что позволило повысить эксплуатационные возможности лесозаготовительной машины. Чем выше номер передачи, тем радиус поворота машины больше, соответственно чем ниже номер передачи, тем радиус меньше. За счет применения в конструкции трансмиссии бортовых планетарных редукторов и правильного выбора передачи разворот машины может быть реверсивным, то есть на месте. Переключение передач осуществляется в ручную при помощи шлицевых муфт. Передача крутящего момента от двигателя на проектируемую трансмиссию осуществляется при помощи двухдискового главного фрикциона.

Также нами была разработана трансмиссия для лесной погрузочнотранспортной машины ЛЗ-5 [8]. Общий вид которой с разработанной трансмиссией представлен на рисунке 2.

Погрузочно-транспортная машина ЛЗ-5 с разработанной трансмиссией

Рисунок - 2 Погрузочно-транспортная машина ЛЗ-5 с разработанной трансмиссией

Базовая машина оснащается классической механической трансмиссией имеющей постоянное значение передаточных чисел на каждой передаче. При всех явных достоинствах механических трансмиссий есть существенный недостаток. Необходимо осуществлять переключение в ручную большого количества передач, что существенно сказывается на снижении производительности и повышении утомляемости оператора. Нами предлагается использовать механо-гидростатическую трансмиссию. Особенностью проектируемой трансмиссии является то, что мощность передается по двум потокам: механическому и гидростатическому. Мощность от двигателя передается на трехступенчатую коробку передач оснащенную фрикционными муфтами. Далее крутящий момент через согласующий редуктор передается на аксиально-поршневые насосы, которые преобразуют механическую энергию двигателя в энергию давления масла. Связь узлов и агрегатов трансмиссии расположенных несоосно планируется осуществлять при помощи карданных валов. Мы спроектировали конструкцию механо- гидростатической трансмиссии представленной на рисунке 3.

Тяговая характеристика тракторов базового и проектируемого отличается. В базовом варианте 8 передач в проектируемом 3. Данная трансмиссия включает в себя аксиальнопоршневой насос, мотор и коробку перемены передач.

Конструкция механо-гидростатической трансмиссии

Рисунок - 3 Конструкция механо-гидростатической трансмиссии

Переключение передач осуществляется в ручную при помощи шлицевой муфты, а реверс с помощью дисковой фрикционной муфты работающей в масле. Ведущие и ведомые диски у муфты стальные. Ведомые диски покрыты металлокерамикой на медной основе. Муфты включаются усилиями создаваемыми поршнями. А выключаются усилием сжатых цилиндрических пружин. Масло подается под давлением к периферийному золотнику. Управление золотником электромагнитное.

После проектирования элементов трансмиссии в специализированных прикладных пакетах программ можно провести расчеты связанные с тяговодинамическими параметрами создаваемой лесозаготовительной машиной [3].

Проектируемые конструкции трансмиссий позволяют повысить эксплуатационные свойства гусеничных лесозаготовительных машины при выполнении технологических операций, при маневрировании и разворотах [7]. В частности при разработки лесосеки.

Библиографический список

  • 1. Шарипов, В.М. Трансмиссии тракторов. / В.М. Шарипов, И.М. Эглит, А.П. Парфенов, Ю.С. Щетинин // Учебное пособие. - М.: МГТУ "МАМИ", 1999.-245 с.
  • 2. Клубничкин, В.Е. Совершенствование расчётных моделей нагруженности трансмиссий гусеничных лесозаготовительных машин в зависимости от внешних условий движения: диссертация кандидата технических наук: 05.21.01 / В.Е. Клубничкин // [Место защиты: Моек. гос. ун-т леса]. - Москва, 2012 - 220 с.
  • 3. Клубничкин, Е.Е., Динамическое моделирование движения гусеничной лесозаготовительной машины с использованием прикладных пакетов компьютерных программ / Е.Е. Клубничкин, В.Е. Клубничкин, В.М. Крылов, Д.В. Кондратюк //Лесной вестник. №8. 2012. С. - 41-47.
  • 4. Воскобойников, И.В. Многооперационные лесные машины. / И.В. Воскобойников, В.А. Кондратюк, В.М. Крылов, Д.В. Кондратюк, Е.Е. Клубничкин // Монография. Том 1, Моек. гос. ун-т леса. - Москва : Изд-во Моек. гос. ун-та леса. 2013 - 480 с.
  • 5. Клубничкин, В.Е. Совершенствование расчётных моделей

нагруженности трансмиссий гусеничных лесозаготовительных машин в зависимости от внешних условий движения: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук: Моек. гос. ун-т леса. - Москва, 2012. - 18 с.

  • 6. Клубничкин, Е.Е. Определение нагруженности ходовой системы многооперационной лесосечной машины / Е.Е. Клубничкин, В.А. Макуев, В.Е. Клубничкин //Лесной вестник. №3. 2013. С. 175-177.
  • 7. Клубничкин, В.Е Оценка влияния внешних условий на лесозаготовительные машины / В.Е. Клубничкин // Лесной вестник. №6. 2010.

С. 119-123

  • 8. Воскобойников, И.В. Многооперационные лесные машины. / И.В. Воскобойников, В.А. Кондратюк, В.М. Крылов, Д.В. Кондратюк, Е.Е. Клубничкин // Монография. Том 2, Моек. гос. ун-т леса. - Москва : Изд-во Моек. гос. ун-та леса. 2013 - 496 с.
  • 9. Клубничкин, Е.Е. К обоснованию удельного давления гусеничного лесопромышленного трактора / Е.Е. Клубничкин, В.Е. Клубничкин, В.М. Крылов, Д.В. Кондратюк // Лесной вестник. №8. 2012. С. 48-50.
  • 10. Клубничкин, Е.Е. Изменение длины опорно-активных участков движителя гусеничной лесозаготовительной машины с учетом режимов нагружения / Е.Е. Клубничкин, В.Е. Клубничкин, Ю.В. Башкирцев, В.М. Крылов //Лесной вестник. №2 (94). 2013. С. - 119-120.
  • 11. Клубничкин, Е.Е. Ходовые системы гусеничных лесозаготовительных машин [учебно-методическое пособие] / Е.Е. Клубничкин, В.А. Макуев, В.Е. Клубничкин // - Москва : Изд-во Моек. гос. ун-та леса, 2010. - 110с.

УДК 630.37

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >