CC BY
67Труды Инсторфа 9 (62)
37
УДК 622.331.002.5
Яблонев А.Л. Yablonev A.L.
Яблонев Александр Львович, д. т. н., проф. кафедры торфяных машин и оборудования Тверского государственного технического университета. alvovich@mail.ru Yablonev Alexander L., Dr. Sc., Professor of the Chair of Peat Machines and Equipment of the Tver State Technical University. alvovich@mail.ru
Михайлов С.П. Mikhailov S.p.
Михайлов Степан Петрович, магистрант кафедры торфяных машин и оборудования Mikhailov Stepan P., graduate student of the Chair of Peat Machines and Equipment
СВЕДЕНИЕ КУСТАРНИКОВ removal of bushes
и мелколесья AND LOW FOREST
ПРИ ОСВОЕНИИ on peat fields using
ТОРФЯНЫХ chipping and grinding
месторождений С ПРИМЕНЕНИЕМ РУБИЛЬНО- ИзМЕЛЬЧИТЕЛЬНОГО оборудования equipment
Аннотация. В статье описаны конструкция, общие принципы и возможность применения рубильно-измельчительного оборудования в условиях сведения растительности при освоении торфяных месторождений. Abstract. The article describes the design, general principles and the ability to use chipping and grinding equipment for cutting vegetation on peat fields.
Ключевые слова: торфяные месторождения, машины и оборудование, удаление кустарника. Keywords: peat deposits, machinery and equipment, removal of bush.
38
Труды Инсторфа 9 (62)
Подготовка к производству очередной площадки торфяного поля по одной из двух существующих сегодня технологических схем [1] начинается со сведения на ней деревьев, мелколесья, кустарников, обрезки сучьев, разделки и вывозки древесины, сбора и сжигания порубочных остатков. Из всего перечисленного только первая операция (сведение растительности) может выполняться механизированно, с применением специальных машин по сводке леса ЭТУ-0,75 и МТП-13. Все остальные операции предполагают огромную долю ручного труда неквалифицированных рабочих. Несмотря на то, что операция по сведению растительности является только первой в большой цепи последующих, она весьма длительна и трудоемка, от качества ее выполнения во многом зависит весь последующий цикл работ по подготовке торфяной залежи к эксплуатации и производству торфа.
Обе вышеупомянутые машины в настоящее время нигде не выпускаются, сохранились на предприятиях в единичных экземплярах, размещаются на гусеничном ходу (в первом случае - торфяного экскаватора, во втором -погрузочного крана) и поражают своими габаритами: ЭТУ-0,75 имеет высоту около 8,0 м с радиусом поворота верхнего строения 5,76 м, а МТП-13-6,0 и 7,4 м соответственно. В качестве рабочего органа на этих машинах используется дисковая фреза диаметром 1500 мм, имеющая при вращении столь большой момент инерции, что некоторое время машина может срезать деревья с отключенным приводом.
Мобильность обеих машин, их перевозка с площадки на площадку без полной или частичной разборки - дело если не невозможное, то, во всяком случае, трудновыполнимое. А утилизация сведенной растительности - еще одна крупная проблема, решение которой требует огромных трудозатрат и спецтехники для вывоза.
В этой связи представляется перспективным сведение растительности (деревьев с диаметром стволов до 250 мм, мелколесья, кустарников) рубильно-измельчительными машинами, на месте превращающими древесину в щепу и рассеивающими ее по поверхности залежи. В дальнейшем щепа, будучи экологически чистым продуктом, превращается в гумус и может быть удалена вместе с очесным слоем бульдозером, использована
в качестве удобрения, перемешана с залежью при корчевании или глубоком фрезеровании и т. д.
В отечественном торфяном машиностроении нет образцов машин, которые справились бы с этой задачей, поэтому необходимо адаптировать к операциям по сведению растительности на торфяных площадках близкие по параметрам аналоги машин. Так, ООО «Измельчитель» (г. Рязань), базирующееся на территории бывшего завода «Торф-маш», серийно выпускает подобный аппарат для очистки противопожарных просек, линий электропередач, садов и парков от растительности (рис. 1).
Рис. 1. Измельчитель ИЛН-2 производства ООО «Измельчитель»
Fig. 1. Grinder ILN-2 of production of Izmelchitel Ltd.
Измельчитель ИЛН-2 имеет общую ширину захвата 2000 мм и устанавливается сзади на серийный трактор мощностью около 90-110 кВт с использованием универсального трехточечного навесного устройства. Трактор для этого должен быть оборудован ходоуменьшителем и реверсивным постом управления. Скорость движения трактора при работе, в зависимости от плотности и размеров растительности, колеблется в пределах 1...5 км/ч. Привод машины осуществляется от вала отбора мощности трактора, который должен иметь независимую частоту вращения 1000 об/мин. Подъем машины в транспортное и опускание в рабочее положения осуществляется от одной пары выводов гид-
Труды Инсторфа 9 (62)
39
росистемы трактора. При этом транспортирование может происходить по дорогам общего пользования со скоростью до 30 км/ч. Общая масса измельчителя - 1900 кг, что вполне приемлемо для заднего навесного устройства трактора.
Основные элементы измельчителя представлены на рис. 2.
Рис. 2. Измельчитель ИЛН-2, вид спереди:
1 - основная рама; 2 - защитная рама; 3 - опорная лыжа; 4 - защитный экран с гидроцилиндром;
5 - ротор
Fig. 2. Grinder ILN-2, front view: 1 - main frame;
2 - protective frame; 3 - support ski; 4 - filter with a hydraulic cylinder; 5 - rotor
Основная рама 1 измельчителя изготовлена из листовой стали толщиной 10...12 мм, на ней базируются все сборочные элементы машины. Защитный экран 4 прикреплен к раме при помощи петель. Он устанавливается в верхнем или в нижнем положении (в зависимости от условий работы) при помощи гидроцилиндра. Под рамой находится рабочий орган - ротор 5. Вращение ротора осуществляется от трансмиссии (слева и справа) при помощи ременных передач. Сверху на основную раму крепится защитная рама 2, призванная предохранять транспортное средство от стволов падающих деревьев, а также, при изменении угла атаки, отклонять ствол дерева для более удобного и менее энергоемкого срубания. Зазор между грунтом и ротором регулируется при помощи опорных лыж 3. Защитные цепи (рис. 3) предохраняют от попадания в зону измельчения посторонних предметов и служат мерой безопасности.
Рис. 3. Измельчитель ИЛН-2, вид сзади:
1 - трансмиссия;
2 - трехточечная навеска; 3 - защитные цепи
Fig. 3. Grinder ILN-2, rear view: 1 - transmission;
2 - three-point linkage; 3 - protective circuit
Ротор диаметром 420 мм (рис. 4) представляет собой сварную металлоконструкцию с установленными в ней ножами-топорами (32 шт.), которые свободно вращаются на четырех сквозных осях. Вращение ротора происходит с частотой 2000 об./мин, при этом, под действием центробежной силы, топоры «выдвигаются» и принимают рабочее положение.
Рис. 4. Ротор измельчителя ИЛН-2 Fig. 4. The rotor of the grinder ILN-2
Группа специалистов ТвГТУ в 2014 году принимала участие в испытаниях измельчителя в г. Рязани. При этом измельчитель был прикреплен к трактору УЭС-280. Испытания показали, что измельчитель легко справляется с древесной растительностью диаметром до 250 мм. Каких-либо препятствий для
40
Труды Инсторфа 9 (62)
использования этого оборудования в условиях торфопредприятий не выявлено, но сформулированы требования к трактору: мощность двигателя 90...100 кВт, обязательны реверсивный пост управления и ходоуменьшитель. Для этих условий хорошо подходят тракторы МТЗ-1221 и 1523, в настоящее время применяющиеся на торфяных предприятиях [2]. Но остается открытым вопрос проходимости данной техники, ведь залежь имеет довольно низкую несущую способность. Для решения этой проблемы был разработан эскизный проект измельчителя с трактором МТЗ-1221, мощностью 96 кВт, имеющим сдвоенные передние и задние колеса [3], и произведены необходимые расчеты. В качестве исходных данных были приняты следующие параметры: паспортный вес трактора на одинарных и на сдвоенных колесах Gx соответственно 45,52 и 48,07 кН; вес измельчителя GH = 18,04 кН; размеры тракторных колес 16,9Р-38 - наружный диаметр D = 1,685 м, ширина В = 0,429 м; среднее допускаемое давление колес на грунт [Р] = 23 кПа; приведенный модуль деформации залежи Епр = 80 кПа (для условий подготовки залежи к эксплуатации) [4, 78]. В ходе расчетов получены значения нагрузки, приходящейся на заднее колесо GK при одинарном и сдвоенном колесном ходе: 22,68 и 11,72 кН соответственно. При расчете предполагалось, что задние колеса трактора воспринимают 60% его общего веса. Проверочный расчет проводился по зависимости [4]:
P ч 0,4EGK / DB <[P ],
где Р - среднее давление, оказываемое задним колесом трактора на залежь.
Для одинарного колесного хода Р = 31,66 кПа, для сдвоенного хода Р = 22,745 кПа. Анализируя и сравнивая полученные результаты со средним допускаемым давлением,
видно, что, как и предполагалось, одинарный колесный ход трактора не обеспечит необходимых условий агрегату для проходимости по залежам, сдвоенный же колесный ход, хоть и с небольшим запасом, но все же обеспечивает работу агрегата на залежах. Следует при этом отметить, что в отечественной промышленности уже известны способы страивания задних колес на сильноувлажненных и совсем неосушенных залежах, от чего проходимость агрегатов, естественно, становится еще выше. Можно рассматривать это решение как способ дальнейшего увеличения проходимости.
Таким образом, имеющиеся конструктивные параметры измельчителя ИЛН-2, перечисленные требования к тракторам и проведенные расчеты позволяют сделать вывод о возможном весьма успешном применении измельчителя на операциях по сводке растительности диаметром ствола до 250 мм в условиях торфяных месторождений.
Библиографический список
1. Солопов С.Г., Горцакалян Л.О., Самсонов Л.Н. Торфяные машины и комплексы. -М: Недра, 1973. - 392 с.
2. Яблонев А.Л. Требования к тракторам для торфяной промышленности // Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: Горная книга, 2010. - № 2. -С. 38-40.
3. Яблонев А.Л. Эффективное применение сдвоенного пневматического колесного хода на торфяной залежи нарушенной структуры // Горное оборудование и электромеханика. - М.: Новые технологии, 2011. - № 5. - С. 54-56.
4. Справочник по торфу / И.Ф. Ларгин, С.С. Корчунов, Л.М. Малков и др. Под ред. А.В. Лазарева и С.С. Корчунова. - М.: Недра, 1982. - 760 с.
