森林生态型单轨运输设备安全稳定研究

【摘要】： 森林是陆地最大的生态系统,如何在发展林业产业体系建设的同时更好地保护森林生态环境,是我们森林工程研究者需要不断解决的课题,而森林内的交通运输问题正是这类研究课题的重要内容之一。目前,国内在森林内使用的交通工具对森林生态环境都会造成不同程度地破坏,而且它们地使用需要架设、开道或者铺设轨道,难度大费用高。而本文所研究的森林生态型单轨运输设备具备“森林生态型”特性,且安装简便费用较低。 本文首先综述了单轨车国内外发展状况,对单轨车技术及其桩基承载力研究方法进行了比较全面的总结。本文以“韩国大铉株式会社MCK机械有限公司”制造生产的M-600HS(8Ps)型森林多功能单轨运输设备为例,引进该设备的主要机构及部件,并在此基础上,对运行机构进行深入分析,进行总体方案设计和强度校核计算,研究了轨道啮合机构、轨道支撑机构以及单轨车制动机构。针对森林生态型单轨车载荷相对较高,常处于爬坡、下坡及转弯等路段的运行特点,深入研究了单轨车支撑机构、制动机构安全性和稳定性。通过分析空载和负载时,单轨车在水平、坡度和转弯三种路况上运行时的受力状态,研究单轨车支撑杆件的强度以及整体支撑机构的稳定性。利用我们新安装可运行的单轨车实体进行了制动安全性实验,分析了空载和负载时在爬坡、下坡及转弯三种不同运行状态下各种制动形式的安全性问题。采用传递矩阵方法建立了单轨车基桩竖向承载力计算方程。本文采用的止沉盘钢管的桩体结构具有承载力高,安装方便,基桩成本低等优点。分析了基桩竖向承载力与桩体结构的关系,研究表明:承载力在基桩深度大于60cm后对桩体打入土层深度、土层结构变化有良好的适应性,桩长和土层结构的变化对基桩承载力的影响不大,而基桩承载力对止沉盘和桩径尺寸变化敏感。在竖向载荷作用下,基桩水平极限承载力对桩长比较敏感,对桩径变化不敏感,止沉盘对水平作用的影响可以忽略。在桩长大于为80cm后,在小于100kN水平载荷作用下,基桩地表处水平位移小于3mm。基桩长度为80cm时,竖向载荷对基桩在水平载荷作用下地表面位移的影响基本上可以忽略;而在基桩长度为60cm时,竖向载荷对基桩在水平载荷作用下地表处位移的影响明显,竖向载荷有明显增大水平位移的趋势。 最后,在黑龙江省穆棱县境内的共和镇穆棱林业局六峰山森林防火山庄处,安装了长400m的、相对高差145m左右、最大坡度为45度单轨车运行轨道,获得了可运行的单轨车实体,这是国内首次安装调试成功的森林生态型单轨运输车。