Технология и механизация сортировочных и переместительных работ

Сортировка круглых лесоматериалов. При молевом сплаве лесоматериалы поступают в лесохранилища рейдов в смешанном виде, потребителям же их поставляют рассортированными. Сортировка лесоматериалов на рейдах выполняется на воде в специальных наплавных сооружениях, называемых сортировочными устройствами.
Для сортировки лесоматериалы подают из лесохранилища в сортировочное устройство через ворота запани и устанавливают на воде в один ряд по высоте. Такое расположение называют щетью. В зависимости от характера расположения лесоматериалов по отношению к направлению движения различают:
- косую щеть, когда бревна располагаются под углом к направлению движения;
- поперечную щеть, когда бревна располагаются перпендикулярно к направлению движения;
- продольную щеть, когда бревна располагаются по направлению движения;
- беспорядочную щеть, когда бревна располагаются хаотично.
Подача лесоматериалов через ворота запани ведется косой щетью, что определяется формой подхода леса к воротам. Затем ее разворачивают в поперечную или продольную щеть в зависимости от типа сортировочного устройства. Сортировочные устройства наиболее производительно работают при перемещении лесоматериалов по сортировочным коридорам поперечной щетью.
Однорядное расположение бревен на плаву создает необходимые условия для осмотра и сортировки их в сортировочном устройстве.
Сортировка лесоматериалов производится в процессе их движения по сортировочному устройству. Сортировка ведется по установленным признакам (маркам), каковыми являются сортимент, порода, длина, а в отдельных случаях диаметр и сорт древесины. Отбор лесоматериалов по этим признакам производится в сортировочные дворики, при этом каждой марке отводится свой дворик. Из сортировочных двориков лес далее направляется на следующую операцию, обусловленную назначением рейда, - на сплотку, выгрузку на берег, погрузку в суда.
Основные принципы сортировки лесоматериалов установлены ГОСТ 2292-74. Требования этого ГОСТа распространяются и на водный транспорт лесоматериалов. Лесосплавные предприятия-отправители обязаны рассортировывать и сплачивать в пучки или грузить в суда лесоматериалы с рассортировкой по сортиментам, породам - отдельно хвойные и лиственные - и длинам, то есть с определенной степенью дробности деления. К примеру, хвойные лесоматериалы, предназначенные для выработки экспортных пиломатериалов, должны рассортировываться по породам: ель и пихта - вместе; сосна, кедр, лиственница - отдельно. Лесоматериалы для целлюлозно-бумажного производства рассортировываются по породам: еловые и пихтовые - вместе; сосновые и лиственные - отдельно.
При транспортировке лесоматериалов лиственных пород и лиственницы в плотах допускается приплот к ним хвойной древесины в установленном объеме.
Сортировка по длинам обусловлена техническими требованиями к сплотке или укладке лесоматериалов в суда. Эти требования направлены на повышение прочности и полнодревесности сплоточных единиц и плотов, а также на более полное использование грузоподъемности лесовозных судов.
Другие признаки сортировки определяются договорными условиями между рейдами-отправителями и потребителями лесоматериалов.
Требования ГОСТ 2292-74 в отношении дробности сортировки на лесосплавных рейдах приведены в табл. 26.
Однако органы лесоснабжения и потребители нередко увеличивают требования к дробности сортировки лесоматериалов на лесосплавных рейдах.

Например, лесопильные заводы требуют рассортировки пиловочника по группам диаметров, а потребители рудничной стойки - на крупную и мелкую - по диаметрам. Следует, однако, иметь в виду, что слишком дробная рассортировка лесоматериалов на лесосплавных рейдах отправления осложняет их технологический процесс, задерживает рейдовые работы и удлиняет сроки доставки лесоматериалов в пункты потребления. Поэтому на сортировочно-сплоточных рейдах лесоматериалы обычно сортируют только по сортиментам и длинам, а более дробную сортировку выполняют на рейдах приплава или на береговых складах при выгрузке их из воды.
Необходимо отметить, что дробность сортировки лесоматериалов на лесосплавных рейдах оказывает большое влияние на техникоэкономические показатели работы рейдов и является важным фактором, определяющим эффективность создаваемых средств комплексной механизации и автоматизации сортировочно-сплоточных работ. Вопрос об оптимальной дробности сортировки требует изучения в НИИ и проектных организациях отрасли.
По числу групп сортировки n устанавливается количество сортировочных двориков m. При этом m ≥ n + Z, где Z - дополнительное число двориков, назначаемое с учетом потребности в дублировании их. Так, дублирующие дворики необходимы при большом процентном содержании той или иной группы в общей массе сортировки - за смену, сутки, сезон - и большом сменном объеме ее. Количество их определяется пропускной способностью сортировочного дворика, нормой выработки рабочего-сортировщика и условиями производства сортировочных работ. Особенно ухудшаются условия сортировки при повышенных скоростях течения, когда сортировщик не успевает отбирать все бревна сортимента и вынужден пропускать часть их вниз по течению. В этом случае для отбора этих пропущенных бревен необходимо иметь дублирующие сортировочные дворики.
При назначении числа дублирующих двориков необходимо также учитывать возможное повышение процентного содержания сортимента в отдельные периоды работ против среднего его значения, что происходит в результате концентрированного приплава в запань рейда лесоматериалов с притоков.
Типы сортировочных устройств лесосплавных рейдов. Сортировочные устройства лесосплавных рейдов разделяют на три типа: коридорный, веерный и комбинированный. Наибольшее распространение имеют сортировочные устройства коридорного типа.
Сортировочное устройство коридорного типа (рис. 89) состоит из сортировочного коридора, сортировочных двориков и подводящих коридоров, по которым отсортированные лесоматериалы подают к сплоточным или другим машинам. В зависимости от ширины акватории сортировочное устройство этого типа может быть с односторонним или двухсторонним расположением сортировочных двориков. В сортировочный коридор лесоматериалы поступают из лесохранилища через ворота запани.
Лесопропускные ворота запани в большинстве случаев образуют удалением из средней части ее нескольких плиток и перекрытием полученного отверстия мостиком, образующим ворота шириной в чистоте 12 и более метров. Для этого мостики делают пролетом до 16...18 м. В последнем случае они изготовляются в виде сегментных или шпренгельных ферм на специальных понтонах - деревянных или металлических.
Через один сортировочный коридор практически пропускают и сортируют в смену до 4000 м3 лесоматериалов; если сменный объем сортировки превышает 4000 м3/смену, то сортировочных коридоров должно быть два и более. При этом каждый из них примыкает к отдельным воротам запани.
Сортировочный коридор является наиболее ответственной частью сортировочных устройств, называемой часто главным сортировочным коридором. Наибольшее распространение получили сортировочные коридоры, образованные из трехрядных шестибревенных бонов, со сплошным дощатым настилом по ним.
Иногда вместо трехрядных бонов устанавливают металлические понтоны.
Лесоматериалы из сортировочного коридора через боковые сортировочные ворота поступают в сортировочные дворики (см. рис. 89), предназначенные для хранения отбираемых в них сортиментов.
При небольшой (до 8 марок) дробности сортировки сортировочные дворики целесообразно располагать параллельно сортировочному коридору; такие дворики имеют большую емкость и более удобны при больших скоростях течения.

При большой дробности сортировки сортировочные дворики располагают по бокам сортировочного коридора под углом к нему. Угол этот принимают в зависимости от скорости течения и конструкции бонов по табл. 27.

В некоторых схемах компоновки сортировочных устройств коридорного типа применяют смешанное расположение двориков - продольное и наклонное по отношению к направлению течения.
Образующие сортировочное устройство боны соединяют между собой мостиками и связями жесткости - распорками, обеспечивающими неизменность его размеров в плане.
Сортировочное устройство веерного типа состоит из одного примыкающего к воротам запани сортировочного узла, образованного бонами и мостиками, с радиально отходящими от него сортировочными двориками. В веерных устройствах сортировку леса производят последовательно: в узле, примыкающем к воротам запани, общий поток лесоматериалов разделяют на два-три потока, а затем каждый из них сортируют на установленное число марок по сортировочным дворикам устройства.
Сортировочные устройства веерного типа имеют ограниченное применение - в основном при работе на малых скоростях и при небольшом сменном объеме работ.
Комбинированные сортировочные устройства сочетают принципы коридорного и веерного сортировочных устройств.
В основе комбинированного устройства лежит коридорная система, у которой часть сортировочных двориков делается в виде веерного сортировочного узла. В этом случае через одни боковые ворота сортировочного коридора производят отбор двух-трех групп бревен, имеющих малое процентное содержание в общем объеме сортируемых лесоматериалов. За боковыми воротами устраивают веерный узел, от которого отходят два-три сортировочных дворика. В эти дворики рабочий-сортировщик распределяет отобранные через боковые ворота марки лесоматериалов.
Комбинированные сортировочные устройства позволяют более полно использовать труд рабочих-сортировщиков и повысить производительность их труда.
Имеется множество вариантов компоновки сортировочных устройств. Объясняется это большим разнообразием местных условий: дробностью сортировки, размерами акваторий, глубинами, скоростями течения, составом рейдовых работ и т. д.
На рис. 89 приведено несколько схем сортировочных устройств, которые могут быть использованы при компоновке общей схемы рейда с учетом местных условий.
При выборе типа сортировочного устройства надлежит руководствоваться следующими соображениями:
- веерные концентрированные сортировочные устройства применяют при малом числе групп (марок) сортировки (до 6) на озерах или при скоростях течения не более 0,3 м/с и сменном объеме сортировки до 1000 м3;
- коридорные сортировочные устройства применяют как в речных, так и в озерных условиях при различном сменном объеме переработки и процентном содержании групп сортировки, обеспечивающем нормальную загрузку рабочих-сортировщиков;
- комбинированные сортировочные устройства применяют в тех же условиях, что и коридорные, но при наличии среди сортируемых лесоматериалов групп сортировки с малым процентным содержанием, отбираемых в сортировочных узлах.
В сортировочных устройствах предусматривается возможность отбора, пропуска, хранения в сортировочной системе некондиционных лесоматериалов и сплавного мусора с целью последующей переработки их во вторичную продукцию.
Сортировочные устройства компонуются из наплавных сооружений - бонов, понтонов и соединительных элементов - мостиков, переходных панелей, связей жесткости (распорок) и других. Конструкции всех этих элементов, как правило, применяют типовые, рекомендованные научно-исследовательскими и проектными организациями. Примеры конструктивного оформления некоторых частей сортировочных устройств приведены на рис. 90.
Наиболее ответственная часть сортировочных устройств коридорного и комбинированного типов - главный сортировочный коридор чаще выполняется из трехрядных шестибревенных бонов, соединенных в продольном направлении тросами или цепями. Нижний ряд бонов - сплошной, верхние два ряда на участке ворот сортировочных двориков и узлов имеют разрывы для пропуска бревен через них (см. рис. 90).
Для образования главного сортировочного коридора допускается применение (вместо бонов) металлических понтонов.
На рис. 90 приведена схема устройства главного сортировочного коридора на понтонах-катках конструкции ЦНИИлесосплава. Его параметры таковы: ширина -8 м; высота мостиков над водой - 0,65...0,70 м; диаметр понтонов-катков - 1,3 м; длина звена - 9,3 м. Коридор по длине

Сортировочные дворики и узлы (на 2 и 3 дворика) образуются установкой однорядных (при скоростях течения до 1 м/с) или двухрядных (при большей скорости) бонов.
Главный сортировочный коридор и ворота сортировочных двориков и узлов перекрываются мостиками балочной конструкции (см. рис. 90), с которых рабочие-сортировщики выполняют работу по сортировке лесоматериалов. Над воротами запани рабочие мостики делают больших пролетов и более сложной конструкции, например, с треугольно-подкосными или шпренгельными фермами.
Связи жесткости (распорки) устанавливают над двориками для устранения отклонений бонов от прямолинейного положения.
Требования к компоновке сортировочных устройств. Компоновка сортировочных устройств рейда является весьма ответственной задачей, так как допущенные недостатки могут отрицательно отразиться на всей последующей работе рейда. Рассмотрим требования, которые необходимо соблюдать при компоновке сортировочного устройства коридорного типа (веерные системы встречаются редко и не оказывают существенного влияния на показатели лесосплава в целом).
Общую компоновку сортировочного устройства определяют такие показатели:
а) сезонная и суточная пропускная способность по периодам навигации;
б) дробность сортировки и количество сортировочных двориков;
в) характеристика акватории рейда - конфигурация, ширина, длина, глубина, колебание уровня воды, скоростной режим, геологическая характеристика.
Число главных сортировочных коридоров принимают исходя из максимального сменного задания за навигацию, которое устанавливается производственным планом и обычно соответствует наиболее благоприятным периодам работ для данного рейда - оптимальные скорости течения, наибольшая осадка сплоточных единиц.
Для рейдов, работающих в условиях подпора, число главных коридоров определяется сменным заданием рейда в течение навигации и пропускной способностью коридора при оснащении его техническими средствами для принудительного перемещения лесоматериалов.
Как показала практика и расчеты, пропускная способность одного главного сортировочного коридора, работающего в условиях естественных скоростей течения, ограничивается 4000 м3 в смену. При этом имеется в виду не только пропуск лесоматериалов по главному коридору, но и пропуск с одновременной сортировкой их по дворикам.
По числу установленных главных сортировочных коридоров определяют число сортировочных двориков, руководствуясь приведенными ранее соображениями.
Выбрав нужное число главных сортировочных коридоров и сортировочных двориков, приступают к компоновке схемы сортировочного устройства с учетом характеристики акватории рейда. При этом всегда возникает много трудностей из-за неизбежных противоречий между требованиями производства и реальными условиями рейда: ограниченные габариты акватории, ее конфигурация, наличие мелей и других препятствий в русле, высокие или малые скорости течения и т. п.
От того, как будут решены эти противоречия, зависит успех работы рейда.
При решении этих вопросов не следует исходить только из естественных возможностей рейда, а прибегать и к мелиоративностроительным работам на рейде, улучшающим условия сортировки и сплотки. К таким работам относятся: дноуглубление в зоне оседания наносов в период весеннего паводка, укрепление подверженного разрушению берега, расширение и углубление выходов для сплоточных единиц на пути их следования в формировочные системы и ряд других мероприятий.
При компоновке рейда нужно стремиться к компактности расположения сортировочного устройства, так как всякое увеличение пути продвижения лесоматериалов по ней требует дополнительных эксплуатационных и капитальных затрат. Наиболее благоприятные в этом отношении результаты получаются при компоновке двухсторонних сортировочных сеток. Если при многокоридорной системе ширина отведенной акватории не позволяет вписать двухстороннюю сетку у каждого главного сортировочного коридора, то становится неизбежным развитие сортировочной системы в длину. Примером компоновки высокопроизводительной сортировочной системы в условиях стесненной акватории по ширине может служить сортировочная сетка Керчевского рейда на р. Каме, обеспечивающая высококачественную сортировку и сплотку лесоматериалов до 20 тыс. м3 в смену.
При компоновке сортировочных устройств для сортиментов с малым процентным содержанием дворики следует применять комбинированной конструкции - сдвоенные, строенные, т.е. сортировочные узлы, рассчитанные на обслуживание одним рабочим. Располагать такие дворики целесообразно в конце главных коридоров.
Техника и организация сортировки лесоматериалов на рейдах. Сортировка производится вручную или с применением механизмов путем отбора из общей массы каждой группы (марки) лесоматериалов и направления ее в соответствующий сортировочный дворик.
Полная рассортировка лесоматериалов может производиться с предварительной сортировкой или без нее.
Предварительную сортировку применяют в случаях, когда требуется отделить от общей массы лесоматериалов короткомерные и длинномерные сортименты, а также сортименты, подлежащие выгрузке или погрузке в суда без предварительной сплотки. Длинномерные и короткомерные сортименты при движении в общей массе лесоматериалов по сортировочному коридору создают большие затруднения для сортировки, ухудшают качество ее и снижают производительность труда.
Иногда при большой дробности сортировки и объеме работ более 5 тыс. м3 в смену бывает целесообразно общий поток лесоматериалов предварительно рассортировать на 2-3 группы. Это позволяет сократить число сортировочных двориков в одной сортировочной секции и создать более компактное сортировочное устройство.
Схемы устройств для предварительной сортировки выбирают в зависимости от числа ворот запани и числа потоков, на которое требуется разделить общий поток лесоматериалов, поступающих из ворот запани в сортировочное устройство. Во всех случаях сортименты, составляющие основную массу лесоматериалов, пропускают по главному сортировочному коридору, а длинномерные и другие лесоматериалы, подлежащие отделению от основного потока, отбирают через боковые ворота в начале сортировочных коридоров.
Для пропуска лесоматериалов в воротах запани с одновременным разделением общего потока на три группы сортировки - коротье, долготье и основная часть - в ЦНИИлесосплава создана и используется на рейдах специальная машина ЦЛР-172, входящая в систему рейдовых машин.
Машина ЦЛР-172 (рис. 91) в конструктивном отношении является комбинированным сооружением. Ее основными частями являются: плавучее основание, входная воронка; наклонный, поворотный и горизонтальный рольганги; приемная камера с рольгангом в ней.
Плавучее основание 1 машины состоит из нескольких поплавков, рассчитанных на удержание машины массой 120 т. Для размещения на поплавках рабочего оборудования они соединены мостами, придающими плавучему основанию в целом необходимую прочность, жесткость и остойчивость.
Входная воронка образована двумя рядами приводных надводных барабанов 13 с шипами для захвата, ориентирования и подачи направляемых в машину лесоматериалов на наклонный рольганг 4.
Наклонный рольганг представляет собой сужающийся роликовый конвейер, в котором приводные ролики вращаются с возрастающей скоростью - от 0,87 до 2,4 м/с. Благодаря такому устройству роликов лесоматериалы при движении по ним располагаются вдоль рольганга в продольные ряды. При этом короткомерные лесоматериалы в конце рольганга проваливаются и падают на воду через окно за последним роликом. Длинномерные лесоматериалы попадают на поддерживающие барабаны 7 и сваливаются затем в воду (в кошель) за пределами машины, а вся остальная часть грузопотока направляется на поворотный рольганг 6 и рольганг 8 в приемную камеру 10, где устанавливается в поперечную щеть. Наклонный рольганг укреплен на плавучем основании так, что допускает подъем и опускание при помощи лебедки.
Поворотный рольганг и рольганг приемной камеры устроены аналогично наклонному рольгангу, то есть сужающимися в сторону движения, и с роликами, вращающимися с возрастающей скоростью - от 1,5 до 2,9 м/с. Такое устройство рольгангов обеспечивает продольное размещение бревен на них и разворот на 90° на поворотном рольганге.
Горизонтальный рольганг служит для отбора длинномерных бревен; он состоит из трех приводных роликов, при прохождении через которые длинномерные бревна отделяются от основного потока и сваливаются в воду за машиной.
На мостах и плавучих основаниях машины расположены приводы конвейеров, кабина оператора, барабанные ускорители, станция гидропривода, швартовные и вспомогательные устройства.

Для работы машину устанавливают у ворот запани. Подачу лесоматериалов в машину (под входные барабанные ускорители) и обслуживание осуществляет бригада из 3 - 4 рабочих, двух операторов и дежурного слесаря.
Машина ЦЛР-172 является головной в сортировочной системе. Отделенные ею группы сортиментов - коротье, долготье и основная часть -поступают на следующий участок сортировки и переработки. Основная часть, проходя через приемную камеру 10, устанавливается в поперечную щеть и направляется далее на сортировку по сортировочным дворикам или в бункеры многорядной щети, а из них на сплотку.
Бункер многорядной щети (рис. 92) служит для приема запаса отсортированных лесоматериалов, направляемых далее на сплотку.
Бункер представляет собой наплавное сооружение в виде одного или нескольких двориков, оснащенных оборудованием для приема, уплотнения и выдачи лесоматериалов на сплотку. Одиночный бункер конструкции ЦНИИлесосплава состоит из шести металлических понтонов, установленных по три с каждой стороны с промежутком 9,2 м. Понтоны соединены попарно поперечными связями - мостами или соединительными балками так, что по длине образуют три секции: головную, на которой размещается нагнетатель; хвостовую, на которой размещается разуплотнитель, и среднюю, в виде вставки для придания дворику требуемой длины. Каждый понтон со стороны дворика прикрывается продольным направляющим щитом высотой 1,15 м, закрепленным на кронштейнах борта понтона. В продольном направлении секции бункера соединяются с помощью шарнирных креплений.

Нагнетатель предназначен для подачи в рабочую зону бункера (в коридор) поступающих на сплотку бревен и создания в этой зоне напряженной многорядной поперечной щети. Нагнетатель представляет собой вращающийся колесно-лопастной механизм с четырьмя расположенными по окружности диаметром 2460 мм лопастями прямоугольной формы в плане и криволинейной - в поперечном сечении. Криволинейная форма лопастей способствует лучшему ее контакту с нагнетаемой щетью бревен. Заглубление лопастей нагнетателя может регулироваться; наибольшее заглубление составляет 620 мм.
Разуплотнитель служит для отделения малых порций бревен из бункера и подачи их в зону последующей обработки (например, на сплотку). Разуплотнитель представляет собой вращающийся колеснолопастной механизм с пятью расположенными по окружности диаметром 2200 мм прямыми лопастями. Концы лопастей заострены, что способствует лучшему их проникновению в напряженную щеть и отделению из нее рабочей порции бревен. Наибольшее заглубление лопастей разуплотнителя в воду 520 мм.
Приводы нагнетателя и разуплотнителя по конструкции аналогичны.
Каждый состоит из электродвигателя, соединенного через зубчатую передачу с редуктором; электромагнитного тормоза, открытой зубчатой пары и цепной передачи. Частота вращения нагнетателя и разуплотнителя предусматривается в четырех режимах: 4,2; 5; 6 и 7 об/мин или с окружной скоростью 0,07; 0,08; 0,10; 0,12 м/с.
Подъем и опускание нагнетателя и разуплотнителя на необходимую глубину производится специальным подъемным устройством.
Наблюдение за работой бункера и управление им осуществляется либо одним оператором, либо двумя рабочими (по одному на концах бункера).

Организация сортировки. Как явствует из изложенного, сортировка лесоматериалов на рейдах ведется в процессе их безостановочного движения в сортировочном устройстве, как на конвейере. При этом операция перемещения лесоматериалов по акватории сортировочного устройства является особо важной. На речных лесосплавных рейдах сортируемые лесоматериалы перемещаются силой течения, если оно достаточно - не менее 0,3 м/с. Когда скорость течения отсутствует или мала, что встречается на рейдах, расположенных на подпоре, озере или водохранилище, для перемещения лесоматериалов применяют так называемые ускорители - механические и гидравлические.
Лучшие результаты сортировки имеют место при поверхностной скорости течения 0,4...0,5 м/с. При снижении скорости течения производительность падает вследствие медленного перемещения лесоматериалов в сортировочной системе. При повышении скорости течения производительность резко падает вследствие резкого ухудшения условий сортировки лесоматериалов.
При повышенной скорости течения в сортировочных устройствах возникают заторы из бревен с малой плавучестью - топляки; при большой скорости течения происходит подныривание отсортированных бревен (особенно лиственных и тонкомерных) сначала под наклонно расположенные боны, а затем и под боны с продольным расположением; подача лесоматериалов из запани в сортировочную систему резко затрудняется и проходит бессистемно, вызывая либо простои сортировщиков, либо заторы в головной части сортировочных устройств. При большой скорости течения нормальное движение бревен нарушается и в главных сортировочных коридорах, и в подводящих. В результате по всем звеньям технологического процесса нарушается ритм, работа идет с перебоями при очень низкой производительности рабочих, оборудования и низком качестве сортировки и сплотки. Поэтому в случаях работы на повышенных скоростях течения применяют меры для частичного гашения скоростей течения.
В связи с резкими различиями в технологии и технике сортировки лесоматериалов в условиях наличия или отсутствия течения представляется необходимым отдельное рассмотрение ее организации.
Сортировка лесоматериалов на воде при малых скоростях течения и без течения. При скоростях течения менее 0,3 м/с производительность на сортировке лесоматериалов падает, вследствие чего сдерживаются все последующие рейдовые операции. В этих случаях прибегают к принудительному перемещению лесоматериалов при помощи так называемых ускорителей. Из существующих конструкций ускорителей для перемещения лесоматериалов в пределах сортировочных устройств целесообразными оказались канатный, цепной, барабанный и гидравлический ускорители.
Канатный ускоритель (рис. 93) применяют в главных сортировочных и подводящих коридорах для перемещения леса поперечной щетью. Он имеет два параллельных бесконечных каната, расположенных симметрично относительно продольной оси коридора на расстоянии 2,5 м один от другого, приводную станцию, натяжные поворотные блоки и блоки, поддерживающие верхнюю и нижнюю ветви канатов.
Приводную станцию устанавливают в начале коридора. Она состоит из электродвигателя мощностью 4,5 кВт, редуктора и рабочего вала с двумя барабанами. Барабаны имеют чугунный обод в виде желоба. Благодаря таким очертаниям при вращении барабанов витки тросов постоянно сползают с реборды обода к середине и удерживаются на нем. Натяжные блоки монтируют в конце коридора. Рабочим органом ускорителя являются канаты. Нижние ветви их - рабочие; верхние - холостые. Холостые ветви поддерживаются блоками, установленными через 20. .25 м, рабочие ветви поддерживаются над водой блоками, установленными через 40...50 м. Блоки крепят на специальных поперечных балках, перекрывающих коридор.
При монтаже нижней (рабочей) ветви канатов им придается провес, допускающий погружение ее в воду на 1,5...2,0 м. Во время работы ускорителя нижние ветви канатов ложатся поверх щети бревен, перемещаемых по коридору поперечной щетью.
Если привести в движение канаты, то под действием сил трения, возникающих между ними и бревнами, поперечная щеть лесоматериалов будет перемещаться вдоль по коридору с заданной скоростью.
Скорость движения щети бревен канатным ускорителем обычно не превышает 0,4 м/с.
Канатные ускорители допускают в плане изгибы и могут обслуживать коридоры с отклонением продольной оси до 30°.

Для обеспечения движения щети бревен под воздействием канатного ускорителя необходимо, чтобы сила трения между канатами и бревнами была не менее силы сопротивления перемещаемой щети бревен. Сила трения при двух канатах в ускорителе определяется по формуле

Сопротивление поперечной щети бревен перемещению по воде выражается формулой

Приравнивая правые части выражения Fтр и Rщ и решая уравнение относительно V и р, можно определить относительную скорость движения бревен (в м/с) по формуле

а также массу погонного метра ускорителя, который должен обеспечить перемещение бревен с этой скоростью:

Канаты подбирают исходя из равенства сил трения силе сопротивления движению поперечной щети в ускорителе со скоростью 0,3...0,4 м/с.
Цепной ускоритель (индекс ЛС-26) по принципу действия одинаков с канатным, но вместо канатов его рабочими органами являются цепи. Предназначен, как и канатный, для продвижения поперечной щети бревен по главному и коллекторному коридорам сортировочного устройства. Устанавливается в коридорах блоками длиной до 110 м с цепями диаметром 11 мм, со скоростью движения 0,25 м/с, при мощности электродвигателя 3 кВт с тяговым усилием до 6 кН.
Разновидностью цепного ускорителя является канатно-цепной, рабочим органом которого являются две цепи с закрепленными на их ветвях отрезками канатов, играющих роль зацепов с бревнами щети.
В зависимости от расстояния перемещения ускоритель устанавливают из одной или нескольких секций длиной по 20 м (по опыту рейда Кировской лесобазы).
Секция выполняется в виде двух замкнутых цепных ветвей, движущихся в направляющих, расположенных на расстоянии 2,5 м одна от другой. Каждая цепь снабжена поперечными траверсами, укрепленными на расстоянии 1,0 м одна от другой. К траверсам прикрепляют отрезки канатов (зацепы) длиной 0,75...0,8 м диаметром 15,5...16,5 мм. При работе ускорителя они, попадая между бревнами, толкают их за собой и надежно удерживают поперечную щеть от перекосов бревен в ней. Привод ускорителя производится от электродвигателя мощностью 3 кВт через редуктор и цепную передачу, вращающего общий для обеих ветвей вал с приводными звездочками.
В отличие от канатного ускорителя канатно-цепной может быть использован при наличии высоких скоростей течения (до 1 м/с) с целью формирования поперечной щети бревен и ее удержания (с торможением) в нужном положении. Ускоритель развивает необходимую производительность при скорости движения щети 0,4 м/с.
Гидравлические ускорители, в отличие от ускорителей механического воздействия на транспортируемые по воде лесоматериалы, служат для создания искусственного потока на акваториях, где естественного течения нет или скорости его малы. Такого рода ускорители принято называть потокообразователями.
В лесосплавной практике нашли широкое применение потокообразователи, создающие скорость в слое воды при помощи вращаемого гребного винта. По расположению в водоеме различают надводные (поверхностные) и подводные потокообразователи. Надводные (поверхностные) потокообразователи используют для продвижения лесоматериалов (моли, пучков) по акваториям рейдов, подводные - для создания тока в подводных слоях воды (при производстве мелиоративных работ или для возбуждения циркуляции в слоях воды).
Гидравлические ускорители компактны и допускают применение как на свободных, так и на стесненных наплавными сооружениями акваториях. Ускорители оправдали себя на подаче лесоматериалов к воротам запаней, а также на продвижении лесоматериалов от ворот запани по акватории сортировочных и формировочных устройств рейдов.
Гидравлический ускоритель (рис. 94) состоит из водонепроницаемого сварного корпуса 1 из листовой стали, внутри которого помещен электродвигатель 2, шкивы 3, гребной вал 6, выходящий наружу через сальник 5, и упорный подшипник 4. На конце вала насажен гребной винт 7, окруженный кольцевой насадкой 8. За винтом установлены струенаправляющие лопасти - контрвинт 9.

Лопасти контрвинта встречают закрученный винтом поток воды и без удара, за счет своей кривизны, придают покидающим его струям воды прямолинейное осевое направление. В нижней части насадка имеет козырек, который предотвращает распространение отбрасываемого винтом потока воды вглубь водоема. Винт забирает воду через оградительную решетку, защищающую его от засасывания крупных плавающих предметов, могущих повредить лопасти винта и контрвинта. Вал винта получает вращение от электродвигателя через шкив и клиноременную передачу. Вентиляция корпусов производится через воздуховоды, врезанные в крышку корпуса.
Основным параметром, характеризующим технологические и эксплуатационные качества потокообразователей, является длина активной части создаваемого потока (дальность потока) в границах скоростей 0,2 м/с. Испытаниями установлено, что эта активная длина зависит от мощности электродвигателя потокообразователя.
В настоящее время используют потокообразователи, имеющие следующие характеристики:

Потокообразователи мощностью до 5,5 кВт целесообразно применять в сортировочных двориках; мощностью 10 кВт - на перемещении сплоточных единиц в формировочных двориках при формировании секций плотов, а также для перемещения лесоматериалов к воротам запаней.
Часовая производительность гидравлического ускорителя, м3/ч, может быть определена (примерно) по формуле

При перемещении пучков гидравлическим ускорителем их скорость перемещения можно определить по эмпирической зависимости

Барабанные ускорители (или идентичные им), принципиально отличающиеся от описанных выше тем, что воздействуют на плавающие круглые лесоматериалы своим касанием при вращении со скоростью V = пDn/60, где D - диаметр барабана; n - число оборотов барабана в минуту. Они служат для подачи из поперечной щети в сортировочные дворики лесоматериалов, подводимых под вращающийся барабан с шипами. Использование их при сортировке повышает производительность труда сортировщиков на 50...70 %.
Барабанные ускорители применяют на сортировке лесоматериалов в условиях как пониженных, так и повышенных скоростей течения.
Барабанные ускорители бывают двух типов: горизонтальные (УГБ) (рис. 95) и вертикальные (УВБ) (рис. 96). Первые служат для подачи бревен в сортировочные дворики; вторые - для продвижения лесоматериалов перед воротами запани или для подачи на выгрузку.
Барабанный горизонтальный ускоритель (УГБ) (рис. 95) выполняется в виде цилиндрического или конического барабана ограниченной длины из листовой стали толщиной 4 мм с шипами по поверхности. В торцах барабана закрепляются оси барабана. Опорами осей служат подвижные в вертикальной плоскости подшипники, размещенные в нижней части поддерживающих барабан кронштейнов. Подшипники внизу опираются на резиновые подушки, а вверху прикреплены при помощи тяг с пружинами. Такая подвеска смягчает неизбежные колебания барабана при пропуске под ним бревен и исключает толчки и сотрясения сортировочного мостика. Барабан через карданную передачу и редуктор приводится в движение от электродвигателя мощностью 3 кВт, размещенного на боне главного коридора под мостиком сортировщика.
Барабан имеет длину 3025 мм, диаметр 300 мм, вращается со скоростью 75...80 об/мин, масса ускорителя с карданной передачей 395 кг. Зазор между барабаном и поверхностью воды при монтаже составляет 40 мм.

В процессе сортировки, выполняемой при помощи барабанного ускорителя, из поперечной щети, проплывающей по главному коридору, сортировщик багром подводит торец бревна к поверхности барабана, вращающегося со скоростью 1,1 м/с. При этом шипы на поверхности барабана захватывают поданное бревно, и оно проталкивается в сортировочный дворик.
Сменная производительность горизонтального барабанного ускорителя при сортировке лесоматериалов может быть приближенно определена по формуле

Фактическая производительность барабанных ускорителей при обслуживании сортировочного дворика одним рабочим достигает 700 м3/смену, что вдвое-втрое превышает норму выработки для тех же условий без ускорителя. Барабанный ускоритель не только повышает производительность, но и облегчает труд сортировщика.

Струнный ускоритель ЦЛР-156 по принципу действия одинаков с барабанным. У него вместо барабана (по его образующей) натянуты струны - металлические канатики - между торцами барабана d = 14 мм.

Подавать под барабан можно одновременно несколько бревен. Он работает «мягче», чем барабанный ускоритель, - висит на подвеске.
Сортировка на больших скоростях течения. Сортировка на больших скоростях течения, превышающих 0,7 м/с, бывает затруднительной, производительность труда при ней падает, а качество снижается.
Для создания приемлемых условий сортировки лесоматериалов на реках с большими скоростями течения проводят мероприятия, направленные на частичное снижение скорости течения и на приспособление сортировочных устройств для работы в условиях повышенных скоростей.
Снижать скорость течения можно как на весьма ограниченной, так и на сравнительно большой акватории. Во всех случаях это достигается только перераспределением скоростей потока, то есть уменьшением их в одном месте русла за счет повышения в другом. Когда это не удается, рейды в период повышения скоростей течения или прекращают работу, или работают с низкими технико-экономическими показателями.
К числу мероприятий, производимых на рейдах для частичного уменьшения поверхностной скорости течения, относится применение так называемых гасителей скоростей и устройств, создающих гидравлическое «затенение».
Гасители скоростей течения (рис. 97) представляют собой сооружения в виде пластин или брусьев, располагаемых группами поперек потока на некоторой глубине в главных и подводящих коридорах сортировочных систем. При этом в месте расположения этих сооружений энергия потока частично гасится, и поверхностные скорости его снижаются на 30...50 % в зависимости от типа гасителя.
В практике лесосплава получили применение 3 вида гасителей:
а) пластины;
б) гасители с прутяными барьерами;
в) подвижные пластинчатые гасители.

Пластинчатый гаситель (рис. 97,а) состоит из трех пластин, расположенных одна за другой на расстоянии 3 м. Ширина пластины 30 см, длина равна ширине сортировочного коридора с полуметровым запасом на закрепление концов пластин. Все три пластины составляют одну группу гасителей и устанавливаются перед воротами каждого сортировочного дворика на глубину 0,3...0,5 м в зависимости от наибольшей осадки проплывающих над гасителем бревен. Нижняя по течению пластина в каждой группе гасителей устанавливается на расстоянии 2 м до ворот сортировочного дворика. Здесь и ниже по течению наблюдается наибольшее снижение скорости течения. За пределами этого участка, на расстоянии I0 от нижней пластины скорость течения восстанавливается до начального значения. По опытам величина I0 имеет следующие значения (в зависимости от начальной скорости V):

В результате установки пластинчатых гасителей скорость течения уменьшается до V2 = EV1, где V1 - скорость до гашения, ξг - коэффициент гашения, который в зависимости от начальной скорости V1 и расстояния I от нижней пластины гасителя имеет такие значения:

При скорости течения более 1,5 м/с применяют гасители из пластин с прутяным барьером.
Гаситель с прутяным барьером устраивают из попарно соединенных пластин, между которыми защемляют упругие еловые (или другой породы) прутья длиной до 1 м, образующие сплошной барьер. Пластины стягивают болтами, и концы крепят к бонам коридора под водой на глубине, обеспечивающей уменьшение скорости течения в поверхностном слое вод и торможение проплывающих над ними бревен трением о прутяной барьер. Гаситель ставят поперек коридора, как и пластинчатый, группами из трех барьеров с промежутком в 3 м перед сортировочными двориками. Эффект гашения скоростей течения прутяными гасителями выше, чем пластинчатыми.
Подвижной пластинчатый гаситель состоит из одиночной пластины, закрепленной под водой канатами к бонам коридора, как показано на рис. 97. Такое закрепление позволяет пластине перемещаться в вертикальной плоскости - погружаться при проплывании крупных бревен и всплывать после их прохождения до заданного уровня. Для устойчивого положения пластины в вертикальной плоскости к нижнему ребру ее прикрепляют горизонтально два стабилизатора из досок 80 х 40 х 6 см. Высоту пластины рекомендуется принимать в зависимости от скорости течения и максимального диаметра dmax сортируемых лесоматериалов такой величины, см:

Погружение t верхней кромки пластины в зависимости от высоты пластины h устанавливаются в пределах:

Все виды гасителей скоростей течения вызывают дополнительные нагрузки на крепление сортировочных устройств, что должно быть учтено при их расчете.
На реках с устойчивыми повышенными скоростями течения сортировочные устройства следует устанавливать у одного из берегов в зоне пониженных скоростей и с односторонним расположением сортировочных двориков.
Понижение скорости течения происходит и на участке реки за лесохранилищем, где находящийся в нем пыж создает зону «затенения», которую используют для размещения сортировочного устройства на участке примерно длиной (6...8)В, где В - ширина лесохранилища. Сплавными предприятиями применялись и другие способы «затенения» от больших скоростей, но они не получили распространения.
Технологические расчеты сортировочных устройств. К технологическим расчетам сортировочного устройства относятся определение пропускной способности ворот запани и сортировочного коридора, а также определение площади сортировочных двориков.
Пропускная способность выражается количеством лесоматериалов, м3, проходящих через поперечный створ в воротах запани или в коридоре за определенный промежуток времени.
Пропускная способность ворот запани Пвор, м3/ч, может быть выражена следующей формулой:

Значения коэффициента β определяют в зависимости от скорости движения бревен:

Если пропускная способность ворот задается условиями производства, то ширина их определяется, м, по формуле

Если по расчету ширина ворот получается менее 12 м, то принимают ее по эксплуатационным соображениям равной 12 м, так как при меньшей ширине затруднен разворот и пропуск бревен через ворота.
Если по расчету потребная ширина ворот окажется более 13 м, то устраивают двое или более ворот.
Если к воротам запани примыкает сортировочное устройство веерного типа, то в вышеприведенную формулу для Пвор вводят поправочный коэффициент ηв, учитывающий снижение пропускной способности ворот запани вследствие задержек, возникающих при сортировке лесоматериалов в веерном сортировочном устройстве. Значение коэффициента ηв в зависимости от числа групп n, на которое сортируют лес в узле примыкания к воротам запани, принимают равным:

Пропускная способность сортировочного коридора, м3/ч, при перемещении лесоматериалов поперечной щетью может быть определена по формуле

При беспорядочном перемещении бревен по сортировочному коридору его пропускная способность, м3/ч, может быть выражена формулой

Полезная площадь сортировочного дворика ωдв определяется по объему лесоматериалов, подлежащих накоплению в процессе сортировки. Если акватория рейда допускает устройство больших сортировочных двориков, то желательно иметь запас леса в них на 4 - 5 сплоточных единиц, что способствует повышению производительности рабочих и оборудования. Кроме того, сортировочные дворики большой емкости позволяют не прерывать сортировки лесоматериалов в случаях кратковременного перерыва в работе сплоточной машины, например, для выполнения небольшого ремонта. Последнее обстоятельство имеет большое практическое значение, так как возобновление процесса сортировки даже после незначительного перерыва связано с потерей рабочего времени у большого числа рабочих-сортировщиков. По этим соображениям общий запас отсортированных лесоматериалов в сортировочных устройствах рекомендуется принимать равным полусменной производительности сплоточных машин, а емкость двориков - не менее чем на объем двух сплоточных единиц.
Минимальную полезную площадь сортировочного дворика ωдв определяют по формуле

Так как на 1 м2 поверхности воды в один ряд плотно укладывается q0 = πdcpI4, M3 лесоматериалов, q0 = 1/F, то F = 4/πdcp, M2, β - коэффициент заполнения площади дворика плавающими бревнами; зависит от расположения бревен в дворике и поверхностной скорости течения (табл. 28).

Сортировочные дворики устраивают обычно шириной 7...8 м. При известной ширине длина сортировочного дворика Iдв определяется исходя из условия Iдв = ωдв/bвв.