609

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

А.М. Бургонутдинов, Б.С. Юшков, В.С. Юшков

МАШИНЫ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА, РЕМОНТА И СОДЕРЖАНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Часть 5

Лесовозные дороги, машины и оборудование

Утверждено Редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2013

elib.pstu.ru

УДК 630.383.1/.7+625.7/.8](075.8) Б92

Рецензенты:

д-р техн. наук, профессор В.Ф. Олонцев (Пермский институт железнодорожного транспорта УрГУПС);

канд. техн. наук, доцент А.В. Эдельман (ОАО «Пермавтодор»)

Бургонутдинов, А.М.

Б92 Машины для строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог. Ч. 5 : Лесовозные дороги, машины и оборудование : учеб. пособие / А.М. Бургонутдинов, Б.С. Юшков, В.С. Юшков. – Пермь : Издво Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2013. – 114 с.

ISBN 978-5-398-01020-6

Представлены современные лесовозные машины и оборудование, их технические характеристики. Приведена классификация лесовозных дорог, рассмотрена их конструкция.

Предназначено для студентов очной и заочной форм обучения по направлениям «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», «Строительство».

УДК 630.383.1/.7+625.7/.8](075.8)

2

elib.pstu.ru

elib.pstu.ru

4

elib.pstu.ru

ВВЕДЕНИЕ

Главными принципами ведения лесного хозяйства и лесной промышленности в настоящее время является обеспечение многоцелевого, рационального, непрерывного, неистощительного использования лесов для удовлетворения потребностей общества в лесах и лесных ресурсах. При этом важная роль принадлежит лесотранспорту и автомобильным дорогам, которые в значительной мере определяют экономическую доступность лесов и лесных ресурсов на лесных участках и возможность эффективного освоения лесов.

Опыт эксплуатации лесовозных автомобильных дорог (ЛАД) показывает, что, несмотря на формальное соблюдение проектировщиками требований технических условий, на этих дорогах имеется много участков, условия движения на которых в значительной степени осложняются вследствие самых разнообразных факторов.

При малой интенсивности движения основное влияние на изменение скоростей лесотранспорта оказывают элементы плана, продольного профиля и эксплуатационные характеристики ЛАД.

Эффективность работы ЛАД в значительной степени определяется эксплуатационными характеристиками (ЭХ), их приспособленностью к вывозке лесоматериалов, к определенным условиям эксплуатации лесотранспорта.

Проблема повышения ЭХ ЛАД, безопасности движения и профилактики дорожно-транспортных происшествий (ДТП) является чрезвычайно актуальной для лесного комплекса России в связи со значительным увеличением парка лесовозного автомобильного подвижного состава и перспективами вывозки лесоматериалов по дорогам общего пользования.

Эксплуатационные характеристики ЛАД и дорог общего пользования формируются при проектировании их и автотранспорта, совершенствовании технологии работы лесотранспорта, определяют качество проектных решений, уровень эффективности капитальных вложений в строительство и реконструкцию автомобильных дорог, повышение комфортности и безопасности движения.

Все вышесказанное выдвигает рассматриваемую проблему в число важнейших народно-хозяйственных и социальных задач, подчеркивая ее актуальность.

5

elib.pstu.ru

1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ МЕХАНИЗАЦИИ ЛЕСОЗАГОТОВОК

Без преувеличения можно сказать, что цивилизация своим развитием обязана прежде всего применению древесины – сначала как топлива, строительного материала, а затем сырья для изготовления бумаги, химического производства. И ее значение в жизни человечества в обозримом будущем, видимо, не снизится, несмотря на все успехи по созданию искусственных материалов. Ведь равноценной заменой столь универсального естественного полимера – концентрата разнообразнейших веществ – может стать, по мнению специалистов, только сама древесина! А потому пользоваться этим бесценным даром природы надо экономно, бережно, с великой осмотрительностью, по возможности сохраняя и лелея лесные богатства планеты.

Орудия труда берут свои истоки, как и все технические устройства, с примитивного каменного рубила с острыми кромками, полученными в результате скола или после некоторой обработки. Привязав его к палке, неведомый первобытный дровосек стал обладателем пратопора. Он появился примерно в 11–7 тыс. до н.э. Но еще в начале XX в. им успешно обходились аборигены Австралии, Африки и Центральной Америки. Судя по экспериментам, проведенным археологами, таким инструментом можно было свалить средних размеров ель всего за 25 мин.

И на протяжении многих тысячелетий основным орудием труда в лесу был топор – вначале каменный, затем бронзовый и железный. Известно, что уже много веков назад русские кузнецы делали отличные железные топоры. Как ни парадоксально, но, по расчетам математика В.И. Желиговского, найденные во время строительства московского метрополитена древние топоры по своим параметрам обладали более высоким коэффициентом полезного действия, чем современные. Даже доски долгое время вытесывали топором. Сам топор господствовал на лесозаготовках вплоть до середины прошлого века.

Остается загадкой и имя изобретателя пилы. Античные греки и римляне поступили просто – посчитали, что первыми изготовили ее из челюстей и позвоночников крупных рыб могущественные боги. Однако к прототипу пилы скорее следует отнести появившиеся около 10 тыс. лет назад плоские, иногда дугообразные костяные пластины с насеченными зубьями. В бронзовом веке их стали делать из бронзы, а в железном – из железа, причем снабдили сравнительно удобной рукояткой типа «лисий хвост». Однако пользоваться пилами, уже двуручными, на делянке приходилось втроем: двое пилили, а третий, помощник, смотрел и подталкивал шестом готовое упасть дерево в нужную

6

elib.pstu.ru

сторону. Между тем свалить такое же дерево за это же время мог и один лесоруб, вооруженный топором. Пилы на лесоповалах распространялись весьма медленно.

Пильщики не раз пытались навязать роль помощника самому инструменту, зачастую находя простые и остроумные решения, например пилы, изготовленные из согнутого ствола тонкой березки, к концам которого крепилось пильное полотно, иными словами, одноручные. Или широко применявшиеся

впрошлом веке «американки», представлявшие комбинацию ножовки и двуручной пилы. Таким инструментом спилить небольшие деревья можно в одиночку. Куда сложнее была пила, оснащенная поддерживающими опорами, подпружиненными роликами и винтами, регулирующими прижим полотна к стволу. Видимо, из-за этой самой сложности она и не пользовалась популярностью у лесозаготовителей.

Много лет и небезуспешно для валки деревьев применяли лучковые пилы. В нашей стране они встречались еще в послевоенные годы. Их тонкие, из легированной стали полотна имели особенность – толщина спинки была больше, чем толщина режущей части со сложным профилем зубьев. В конце 20-х – начале 30-х гг. шведская фирма «Сандвикен» выпускала подпружиненные пилы «Компис», которые работали следующим образом. Сначала в ствол дерева упирали штангу, к ней крепилась возвратная пружина. Другой ее конец соединялся с одноручной пилой-ножовкой, которую в одну сторону тянул лесоруб, а в другую – пружина.

Первые лесоповалочные механизмы появились в середине XIX в. Так,

вустройстве, придуманном американским инженером Гамильтоном в 1861 г., двое рабочих рукоятками вращали колесо-маховик с зубчатым венцом, тем самым приводя в возвратно-поступательное движение пильное полотно. Примерно в те же годы русский изобретатель Журавский первым предложил пилу, в которой роль режущего органа выполнял диск с зубьями. Вращался он от ручного привода, через коническую передачу, а крепился на раме, передвигавшейся по двум пазам в горизонтальном направлении.

Естественно, создатели подобных механизмов старались применять прежде всего стандартные узлы и детали, уже опробованные в технике. Тогда самой распространенной была паровая машина. Именно ее и включил в свой передвижной агрегат английский инженер Рансоме (1860 г.). От ее силовой установки пар поступал по длинным шлангам к цилиндрам нескольких рабочих машин, к штокам которых крепились собственно пилы. Такие агрегаты можно было кое-где встретить в начале прошлого столетия.

Но вот на смену пару пришло электричество. И уже в первые годы ХХ в.

вГермании изобрели способ валки деревьев с его помощью. Ствол обтягива-

7

elib.pstu.ru

ли внизу стальной проволокой. Затем включали электромотор, проволока начинала быстро, словно лента транспортера, вращаться. Нагреваемая током, а также в результате трения она обугливала древесину и легко перепиливала ствол. При этом опасность лесного пожара исключалась, поскольку проволока нагревалась не докрасна.

Появление электродвигателей открыло возможность создавать самые разнообразные варианты электропил. Самым простым из них, пожалуй, является механизм, разработанный в 1936 г. архангельским механиком Харламовым. На раме крепился электромотор, на его удлиненном валу устанавливался конический фрикционный каток, соприкасавшийся с пильным диском и приводивший последний во вращение. Пилой Харламова – достаточно тяжелой – обычно управляли моторист с помощником. Позже этот агрегат пробовали облегчить, вырезав среднюю часть пильного диска – образовавшееся рабочее кольцо удерживалось изнутри распорными роликами, соединенными с фрикционной передачей и двигателем.

Стремление объединить достоинства лучковой пилы с возможностями электрифицированного привода способствовало возникновению довольно любопытных конструкций. Еще перед войной в г. Архангельске испытывалось необычное устройство. Из небольшого переносного контейнера, в котором располагались мотор, редуктор и цепная передача, выходили два длинных троса. Они соединялись с концами лучкового полотна. Происходило попеременное натяжение каждого троса и перемещение пильного полотна вперед-назад.

Однако более простой и производительной оказалась лучковая пила, у которой режущее полотно представляло собой бесконечную ленту, натянутую на шкивы. К одному шел привод от электромотора. Этот инструмент разработали в 40-х гг. сотрудники Свердловского лесотехнического института. Однако ни диск, ни ленточное полотно, даже кольцеобразное, не стали основой современных переносных механических пил. Ею стала режущая цепь, впервые предложена еще в 1858 г. американцем Брауном. Его современники не оценили ни самого изобретения, ни его главного достоинства – компактности. Да и сам Браун вряд ли догадывался, что первые серийные образцы подобных пил появятся лишь спустя несколько десятилетий. Орудовать ими в одиночку было не под силу. Пример тому – мотопила «Сектор», разработанная в 20–30-х гг. шведским инженером Вестфельтом. На ней режущая цепь, натянутая по треугольному контуру через звездочки (одна ведущая), приводилась во вращение от бензинового двигателя через коническую передачу и длинный вал. Любопытная деталь – «расчет» шведской пилы насчитывал минимум трех лесорубов. Впрочем, в 30–40-х гг. и в России, и за рубежом на

8

elib.pstu.ru

валке крупных деревьев широко применялись подобные пилы, обслуживаемые двумя мотористами и помощником. К ним, в частности, относилась отечественная электропила, выпущенная в 1937 г.

Следует отметить, что ее основные узлы – электродвигатель, редуктор, шина, служившая направляющей для цепи, и система смазки – имеются и на современных мотопилах. Вместе с тем устройство редуктора позволяло без особого труда поворачивать шину с цепью в горизонтальной и вертикальной плоскостях в зависимости от характера работы.

Но наиболее популярной у наших лесорубов была тогда электропила ВАКОПП, названная по первым буквам фамилий авторов. Она оказалась проще, удобнее и легче предшественницы.

Бензомоторные пилы в 30–40-х гг. по компоновке почти не отличались от электропил. Обычно с одной стороны пильной цепи располагался двигатель, а с другой – ее натяжное устройство и система смазки. Главным преимуществом бензопил перед электропилами была автономность – они не зависели от «постороннего» источника энергии и не нуждались в подводящем кабеле. Однако конструкторы электропил так просто не сдавали позиций. В частности, сотрудники Московского лесотехнического института оснастили свою «Карелку» двигателем повышенной – до 200–400 Гц – частоты тока. Однако более эффективным было применение консольной пильной шины. Электропилы с таким рабочим органом и получили в 50-х гг. вальщики леса.

Наибольшее распространение получили механические пилы с бензиновыми двигателями, которые со временем практически вытеснили электрические. К ним относилась и знаменитая бензомоторная пила «Дружба», названная так создателями в честь 300-летней годовщины воссоединения Украины с Россией. Легкая, простая и надежная, она на долгие годы стала основным орудием лесорубов. «Дружба» выпускалась довольно долго, в нескольких модификациях. Сейчас ее место заняла более производительная и мощная мотопила «Урал», общая компоновка которой во многом повторяет хорошо отработанную «Дружбу».

В России наибольшее распространение получили пилы с высоко расположенными рукоятками, в то время как за рубежом отдается предпочтение пилам с низко расположенными рукоятками. С помощью данных пил можно не только валить деревья, но и освобождать их стволы от сучьев.

9

elib.pstu.ru

2. АВТОМОБИЛЬНЫЕ ЛЕСОВОЗНЫЕ ДОРОГИ

2.1. Общие сведения

Автомобили – самый распространенный вид лесовозного транспорта. До 80–85 % заготовленного древесного сырья вывозят автомобилями. Автомобильные лесовозные дороги значительно эффективнее узкоколейных железных дорог при эксплуатации средних и небольших лесных массивов. При эксплуатации разрозненных лесосек и при несплошных рубках автомобильные дороги – вне конкуренции с другими видами дорог.

Взимний период прокладка временных ответвлений автомобильных дорог в отличие от узкоколейных железных намного проще, что дает возможность осваивать лесосеки с применением эффективных технологических схем их разработки и сокращать расстояния трелевки.

Взависимости от годового объема вывозки (тыс. м3) автомобильные лесовозные дороги делятся на следующие категории: III категория – более 1000, IVA – от 500 до 1000, IVB – от 150 до 500, V – до 150.

Каждой категории дорог установлена расчетная скорость движения автомобиля, по которой определяют минимальные значения геометрических элементов дороги.

Автомобильные лесовозные дороги III, IVA и IVB категорий устраивают двухполосными, V категории, ветки и усы – однополосными. Ширина проезжей части для дорог III категории равна 7,5–8 м, IVA категории – 7–7,5 м, IVB категории – 6,5 м, V категории – 4 м, веток – 3,5 м, усов – 3–3,5 м.

Ширина обочин дорог составляет: от 1,5 до 2 м для III, от 1 до 1,5 м для IVA и IVB категорий и0,5 м для V категории; на ветках до – 0,7 м, усах – 0,5 м.

Для обеспечения двустороннего движения на однополосных дорогах устраивают разъезды длиной не менее 30 м, располагаемые на расстоянии прямой видимости, но не более 500 м. Для обеспечения безопасности движения на кривых участках дорог устраивают уширения проезжей части. Чтобы обеспечить движение автомобилей с расчетной скоростью, поднимают наружный край кривой – устраивают вираж (односкатный поперечный профиль

суклоном внутрь кривой).

2.2. Строительство, ремонт и содержание лесовозных дорог

Строительство и ремонт лесовозных дорог должны производиться по утвержденным проектам организации работ, разработанным в соответствии с «Техническими указаниями по проектированию лесозаготовительных предприятий» и ПОТ РМ 001–97 «Правила по охране труда в лесозаготовительном, деревообрабатывающем производствах и при проведении лесохозяйственных работ».

10

elib.pstu.ru