Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Канатные установки

14.09.2014

Значительная часть лесоэксплуатационной площади страны имеет заболоченные и сырые грунты или пересеченный рельеф.
Лесосеки в таких местах являются труднопроходимыми или вообще не проходимыми для колесных и гусеничных трелевочных тракторов. Применение канатных установок в этих условиях является не только целесообразным, но и во многих случаях единственно возможным способом механизированной трелевки леса.
На лесозаготовках применяют разнообразные канатные установки. По конструктивным признакам их можно разделить на наземные, полуподвесные и подвесные. При наземном способе перемещения пачка древесины соприкасается с грунтом по всей своей длине. Полуподвесной способ перемещения характеризуется тем, что передняя часть пачки поднята над грунтом и при движении не соприкасается с ним, а задняя - волочится по грунту. При подвесном способе трелевки пачка не соприкасается с грунтом и перемещается в подвешенном состоянии.
В равнинных лесосеках применяют, в основном, установки для наземной или полуподвесной трелевки на небольшие расстояния до 300 м (в отдельных случаях до 500 м).
Такие установки более просты по устройству и более производительны по сравнению с установками для подвесной трелевки. Однако они значительно повреждают почву и подрост, вследствие чего их применение ограничено.
Канатные установки для наземной или полуподвесной трелевки можно применять в тех случаях, когда на лесосеке нет подроста или его не нужно сохранять и когда поверхностные повреждения почвы не вредны. В горных условиях применяют установки с несущим канатом. Для подвесной трелевки на расстояние до 300-500 м используются однопролетные установки, а для трелевки или транспортировки на большие расстояния (до 1500-2000 м) — многопролетные.
Первые канатные установки были стационарные и включали: мачты, канатно-блочную систему и лебедки. Причем, мачты применялись как естественные (растущее дерево со спиленной вершиной на высоте 12-16 м), так и искусственные. Искусственные мачты изготовляли из окоренных большого диаметра бревен длиной 12-15 м. Трелевочная лебедка устанавливалась на расстоянии 15-20 м от мачты. Ее фиксировали за «мертвяки» (пни). На рис. 14.1 показана трелевочно-погрузочная установка ТПУ-3, которая помимо перечисленного выше оборудования включала в свой состав однониточный кабельный кран.
Канатные установки

В ряде трелевочно-погрузочных установок вместо кабельного крана имелись погрузочные наклонные стрелы. Обслуживалась такая установка бригадой из пяти человек, включая вальщика. Производительность составляла 10-12 м3/ч. В случаях, когда древесина отгружалась в хлыстах, в состав бригады включались еще два-три обрубщика сучьев.
Для полуподвесной трелевки на лесозаготовках применялись в 70-е годы однопролетные установки ТПУ-7, УК-IP, УК-1С, КПУ-2 и многопролетная установка конструкции СибНИИЛП. Принципиальные схемы однопролетных установок идентичны. Средняя производительность 7-9 м3/ч. Установка СибНИИЛП была разработана для использования в горных условиях. Она состояла из несущего каната, передней искусственной мачты с погрузочной стрелой, промежуточных опор, задней мачты, грузовой каретки и комплекта канатов и блоков. В качестве задней мачты, как правило, использовались растущие деревья. Привод установки обеспечивался лебедкой ТЛ-7. Диаметр несущего каната 26-28 мм. Наибольшая рейсовая нагрузка составляла 8 м3. Обслуживалась такая установка бригадой из шести человек (включая вальщика). Производительность установки при среднем объеме хлыста 0,4-0,5 м3 и расстоянии трелевки 500 м составляла 10 м3/ч.
Для трелевки и транспортировки древесины в горных условиях применялись подвесные установки типа воздушно-трелевочных (ВТУ), разработанные институтом ЦНИИМЭ (ВТУ-1,5 и ВТУ-3, 1951-55 гг.).
При их эксплуатации хорошо сохраняется подрост и молодняк, а также почти не повреждается почва, что особенно важно при разработке лесосек на крутых горных склонах, на которых имеется опасность возникновения эрозии почвы.
Из наиболее хорошо себя зарекомендовавших была воздушнотрелевочная установка ВТУ-3, представляющая собой многопролетный кабель-кран грузоподъемностью 3 т с радиусом действия до 1,5 км. Приводом служила двухбарабанная лебедка мощностью 60-70 л. с. (44,1-51,5 кВт). Установку обслуживала бригада из 3-5 человек, которая отгружала в смену от 40-50 м3 древесины в зависимости от местных условий.
В связи с тем, что главным элементом стационарных канатных установок являлась лебедка, остановимся подробнее на истории ее появления в лесу как самостоятельного агрегата для трелевки древесины.
Как уже отмечалось, специально для трелевки леса институт ЦНИИМЭ в 1947 году разработал лебедку, получившую марку ТЛ-3.
На лесосечных работах лебедки, кроме трелевки, нашли применение на погрузке и штабелевке древесины, а также для выполнения различного рода подготовительно-вспомогательных операций. Обычно лебедки состоят из двигателя, барабанов для навивки канатов, механизма передачи от двигателя к барабанам, устройства для управления лебедкой и рамы. Для лесосечных работ лебедки оснащаются двигателями внутреннего сгорания. Основными параметрами, которые определяют мощность привода и конструкцию лебедки, являются число барабанов, их канатоемкость, тяговое усилие и скорость движения канатов. Количество барабанов зависит от числа выполняемых операций. В зависимости от условий работы и назначения лебедок на лесозаготовках применяют следующие расстояния перемещения грузов: при трелевке в равнинных условиях - до 300 м, при трелевке в горных условиях - до 2000 м, при штабелевке и погрузке на верхних складах - до 100 м.
В 1956 году лебедки ТЛ-3 были заменены на более совершенные агрегатные лебедки ТЛ-4 и ТЛ-5 с дизельным и электрическим двигателями. Лебедка ТЛ-4 была четырехбарабанная с приводом от дизеля Д-48Л мощностью 35 кВт. Лебедка ГИЛМ-4 (см. рис. 14.2) имела пять барабанов. В качестве привода использовался дизельный двигатель Д-60Р мощностью 44 кВт. Лебедка ТЛ-7 отличалась от лебедки ГИЛМ-4 тем, что в качестве двигателя применялся дизель СМД-14А мощностью 55 кВт, в остальном принципиальных отличий не было. С 1968 года был начат выпуск унифицированных лесных лебедок. Это лебедки ЛЛ-8 четырех- или пятибарабанные (силовая установка двигатель ЯМЗ-236), а также лебедки ЛЛ-12 и ЛЛ-14. Лебедка ЛЛ-12 была предназначена для привода подвесных канатных установок. В качестве силовой установки использовался двигатель с воздушным охлаждением Д 37Л-С1 мощностью 37 кВт.
Канатные установки

Лебедка ЛЛ-14 - четырехбарабанная и унифицирована с ЛЛ-12, отличается от нее лишь числом барабанов. Лебедка ЛЛ-14 универсальная и применялась в качестве привода канатных установок, используемых на трелевке, погрузке и штабелевке древесины. Она заменила двухбарабанную лебедку 2Л-70, на которой был установлен карбюраторный двигатель мощностью 51 кВт.
Преимуществом лебедочной трелевки является ее независимость от рельефа местности и почвенно-грунтовых условий. Кроме того, стационарное положение лебедок в процессе трелевки обусловливает их меньший износ. Затраты на ремонт лебедок в 2-3 раза, а расход топлива на 50-60 % меньше, чем у тракторов. При использовании на трелевке и погрузке леса агрегатных лебедок сокращается число механизмов на лесосеке. Так, по данным, в зимний период 1957 г. при глубине снежного покрова 1,4-1,5 м и расстоянии трелевки до 500 м тракторы С-80 трелевали 30-50 м3 в смену, а сменная выработка лебедок ТЛ-5 при трелевке деревьев на расстояние 500-550 м и одновременной погрузке достигала 70-90 м3. Наличие в работе семи лебедок ТЛ-5 позволяло производить одновременно погрузку семи лесовозных автомобилей. Время погрузки одного воза объемом 21-22 м3 консольно-стреловой установкой составляло 7-15 мин, лесопогрузчик же ПЛ-2 способен погрузить семь автомобилей лишь за 2,5-3,5 ч.
Анализ работы лебедок ТЛ-4 и тракторов ТДТ-40 в низкобонитетных насаждениях со средним объемом хлыста 0,2 м3 и запасом 150 M8 на 1 га показал, что стоимость машино-смены лебедок более чем в 1,5 раза, затраты на ремонт в 3 раза, а расход топлива на 50-60 % ниже, чем у тракторов.
Весь опыт эксплуатации лебедок на трелевке леса свидетельствует о том, что их применение эффективно на пересеченной, болотистой и другой труднодоступной для трелевочных тракторов местности.
Учитывая, что в стране более половины площади лесного фонда труднодоступно для трелевочных тракторов и многооперационных машин, то отказываться от лебедочной трелевки вряд ли целесообразно. Кроме того, вследствие экономического кризиса в стране на протяжении последних 8-10 лет не строятся лесовозные дороги и, в связи с этим, можно предположить, что интерес к лебедочной трелевке на большие расстояния будет возрастать.
В дальнейшем отечественная промышленность неоднократно модернизировала перечисленные выше лебедки в направлении повышения мощности приводных двигателей и тяговых усилий рабочих барабанов.
В начале 80-х годов стационарные канатные установки постепенно начали заменяться на самоходные. В качестве базовых машин использовались гусеничные трелевочные тракторы, большей частью, Алтайского тракторного завода.
Канатные установки

Для освоения лесфонда с небольшим запасом древесины (150-200 м3) или разрозненных лесосек ограниченной площади была разработана и сдана на серийное производство самоходная канатная установка MЛ-43 (см. рис. 14.3). С ее помощью производились лесозаготовки на склонах крутизной свыше 20° полуподвесным способом по технологии узких прямоугольных пасек. При этом сменное время при эксплуатации MЛ-43 использовалось следующим образом: на основную работу 50 %, подготовительно-заключительную - 5 %, простои - 45 % (в том числе по техническим причинам, организационным, технологическим и на монтажнодемонтажные работы). На перемонтаж канатной системы, который производился через 2-3 смены, затрачивалось до 15 чел.-ч.
Для разработки лесосек с низкой несущей способностью грунтов (болотистых участков) в ИркутскНИИЛПе была создана самоходная канатная установка МЛ-43-1, включающая лебедку с тыловой передвижной опорой и технологическое оборудование. На раме лебедки, установленной на тракторе ТТ-4, смонтированы четыре барабана для несущего, тягового, возвратного и монтажного канатов. Тыловая передвижная опора (также на базе трактора ТТ-4) имеет барабан для закрепления второго конца несущего каната. Лебедка и тыловая опора снабжены мачтой высотой 6 м и упором, которые с помощью гидроцилиндров могут устанавливаться в рабочее и транспортное положение. Масса установки 34500 кг. Опытный образец установки МЛ-43-1 был изготовлен в 1984 году на Вологодском трактороремонтном заводе.
За период испытаний часовая производительность при Vcp = 0,21-0,29 м3 составила 10 м3, а средняя рейсовая нагрузка 2,1 м3.
Для освоения горных лесов Восточной Сибири и Дальнего Востока в этом же институте на базе канатной установки МЛ-43-1 была создана установка МЛ-43А-1.
С помощью установки можно было осуществлять трелевку полуподвесным и подвесным способами с горных склонов крутизной свыше 15°. Она состояла из самоходной четырехбарабанной лебедки, смонтированной на тракторе, технологического и вспомогательного оборудования. Лебедка оснащалась мачтой с упором и приводами управления. Два барабана обеспечивали перемещение тяговой и возвратной ветвей тягово-несущего каната; третий служил для привода несущего каната при подвесной трелевке, а четвертый - для монтажного. Управление лебедкой осуществлялось из кабины трактора (см, рис. 14.4).
Канатные установки

Испытания опытного образца МЛ-43А-1 были проведены в 1989 году в Нижнеудинском леспромхозе Иркутсклеспрома. В процессе испытаний было выявлено, что установка имеет лучшие технико-экономические показатели, нежели МЛ-43.
Приемочная комиссия рекомендовала установку к аттестации по высшей категории качества. Ее серийный выпуск был намечен на Абаканском опытно-механическом заводе.
Примерно в это же время учеными КФ ЦНИИМЭ и ВПКИ-лесмаш была разработана и сдана в серийное производство самоходная канатная установка ЛЛ-31 (см. рис. 14.5), предназначенная для полуподвесной и подвесной трелевок хлыстов (спуска и подъема). Установка была предназначена для освоения узкими полосами горных лесосек на склонах протяженностью до 700 м. От места валки хлысты перемещаются канатной установкой на расстояние до 30 м с обеих сторон в полуподвешенном положении, и до 700 м - полностью подвешенными. Установка состоит из самоходной лебедки на базе трактора ТТ-4М, монтажного барабана с приводом от мотопилы, а также линейного оборудования, включающего несущий, грузовой и возвратный канаты; каретки соответственно для полуподвесной и подвесной транспортировки хлыстов, полиспаста и т. д.
Канатные установки

Канатная установка прошла приемочные испытания в Первомайском ЛПХ при освоении двух лесосек сплошными узкополосными рубками. При полуподвесной трелевке на расстояние 270-300 м производительность за 1 час чистого времени равнялась 8,95 м3, при подвесной - 4,93 м3. Производительность в смену достигала 48,5 м3.
Монтажно-демонтажные работы выполняло звено в составе оператора установки, тракториста и одного-двух чокеровщиков. (Трудозатраты на монтаж составляли 4 чел.-дня, на демонтаж — 2,5).
По результатам испытаний установка ЛЛ-31 была рекомендована в 1988 году в серию.
В 1989 году Кавказский филиал ЦНИИМЭ сконструировал для подвесной и полуподвесной трелевок хлыстов или деревьев на расстояние до 1000 м более совершенную установку МЛ-59 (см. рис. 14.6). При подвесной трелевке грузоподъемность установки составляла 3,2 т, а при полуподвесной - 6,3 т.
Канатные установки

Для крупномерных насаждений была разработана стационарная канатная установка МЛ-50 грузоподъемностью 6,3 т и расстоянием трелевки до 1000 м. Установка имела производительность в смену 50-60 м3.
Трелевку хлыстов в полностью подвешенном положении в среднемерных насаждениях осуществляли канатной установкой ЛЛ-30, трелевку сортиментов - ЛЛ-26Б. Грузоподъемность каждой из них была 3,2 т, расстояние трелевки — 1000 м, сменная производительность соответственно 35-45 и 30-40 м3.
В середине 90-х гг. для освоения лесосек Северного Кавказа была разработана технология лесозаготовок, предусматривающая комбинированную трелевку. Суть способа заключалась в том, что хлысты сначала доставлялись тракторами к канатным установкам по волокам, расположенным поперек склонов, а затем уже канатными установками подавались в подвешенном положении вверх или вниз по склонам к верхним складам.
При такой трелевке значительно меньше нарушаются почва, подрост, оставляемые деревья и т. д. Однако было установлено, что применение комбинированной трелевки целесообразно на склонах более 20° при сплошных, постепенных, добровольновыборочных и котловинных рубках. В других случаях она экономически не эффективна.
Подведем некоторые итоги.
1. Канатные установки обладают рядом преимуществ при освоении горных лесосек по сравнению с тракторной трелевкой:
- эксплуатация канатных установок требует значительно меньшего объема строительства дорог;
- канатные установки могут использоваться в любую погоду и на любых грунтах;
- после работы канатных установок на лесосеке остается меньше отходов;
- становится возможным освоение лесосек, недоступных для других видов техники;
- меньше затрачивается энергии;
- сохраняется лесная среда.
2. Несмотря на достоинства и значительное количество разработанных типов конструкций канатных установок, основной объем горной трелевки в стране выполнялся гусеничными тракторами, что приводило к значительным повреждениям склонов. Причем, осваивались леса лишь на склонах крутизной до 15-20°, в то время как треть лесов располагалась на более крутых склонах.
3. Широкому использованию канатных установок в горных условиях препятствовало слабое развитие транспортной сети (4,5 м/га). Поэтому при эксплуатации канатных установок приходилось идти на увеличение их длины до 1 км и более, а это приводило к усложнению конструкции и росту затрат на монтажно-демонтажные работы, что, в свою очередь, формировало отрицательное отношение к канатному транспорту в целом.
4. При применении канатных установок используемая техника не перемещается по лесосеке и поэтому сокращается отрицательное воздействие на лесную среду (сохраняются подрост и почва). Здесь необходимо заметить, что если в равнинных условиях вопрос сохранения подроста дискуссионный, то в горных условиях подрост должен сохраняться однозначно, так как осуществление лесопосадок искусственным путем связано с большими затратами, а иногда его осуществление и просто невозможно.
5. Практикой эксплуатации было установлено, что длиннодистанционные канатные системы с промежуточными опорами целесообразно применять при больших запасах древесины (300-400 м3/га) и в тех местах, где можно концентрированно отвести лесфонд. В иных случаях их использование приводит к значительному удорожанию заготавливаемой древесины.
6. Для освоения лесфонда с малым запасом древесины или разрозненных лесосек ограниченной площади в насаждениях с большими запасами целесообразно применять мобильные канатные установки, которые быстро монтируются и могут перемещаться из одной лесосеки в другую.
В то же время, в стране Правилами рубок и лесоводственны-ми требованиями применение полуподвесной трелевки и сплошных рубок на крутых склонах было запрещено, а тракторная трелевка, несмотря на наносимый значительно большой ущерб лесной среде, не запрещалась.
По мнению, выход из этой противоречивой ситуации видится в замене трелевочных тракторов самоходными канатными установками для полуподвесной трелевки при сплошных узколесосечных рубках.
В 1989 году по результатам совместных исследований ряда институтов была предложена новая технология узколесосечных рубок разработки горных лесосек канатными установками, опытно-промышленная проверка которой подтвердила ее экологическую и экономическую целесообразность.
Однако узколесосечные рубки и полуподвесная трелевка канатными установками так и не получили широкого применения (были разрешены лишь в рамках опытно-промышленной проверки до 1993 года).
Запреты на использование на крутых склонах (свыше 20°) полуподвесной трелевки привели к тому, что серийный выпуск самоходных канатных установок осуществлялся небольшими партиями (40-50 штук), причем не все установки запускались в эксплуатацию. Ограниченное использование самоходных канатных установок было связано и с ростом себестоимости лесозаготовок в 2-3 раза по сравнению с тракторной трелевкой.
С широкомасштабным использованием на лесозаготовках в 80-е годы многооперационной техники в стране было ослаблено внимание к канатным установкам. Более того, были сделаны попытки модернизации лесосечных машин (ВТ и ВПМ) в направлении возможности их использования для работы на склонах более 15°, но все же последними исследованиями ряда НИИ доказано, что в горных условиях наиболее приемлемыми с экологической точки зрения являются канатные установки или вертолетная трелевка. Использование на лесосечных работах трелевочных тракторов на склонах свыше 20° недопустимо.