Tời; 2- Dây Cáp Mang; 3- Dây Cáp Nâng Tải; 4- Xe Treo; 5. Dây Cáp Kéo Xe Treo

- Quá trình kéo gỗ ngược dốc: Nếu phải kéo gỗ ngược dốc thì quá trình cũng được thực hiện tương tự như trên, động lực vẫn đặt ở phía trên núi, chỉ có khác là động lực lúc này sản ra để kéo xe có tải từ chân dốc lên đỉnh dốc, còn chiều không tải xe tự trôi nhờ trọng lượng bản thân. Nếu không đủ nặng để tự trôi xuống chân dốc thì người ta phải buộc thêm vật nặng vào xe. Nói chung, bố trí kéo gỗ ngược dốc ít khi xảy ra.

c) Kiểu đường cáp ba dây

Mô hình kiểu đường cáp ba dây dùng để vận xuất gỗ hiện nay ít được áp dụng vì rằng phải cần đến một số lượng khá lớn dây cáp và tốn kém rất nhiều công lắp đặt. Đường cáp kiểu ba dây chỉ được áp dụng trong điều kiện lượng gỗ lấy ra của khu khai thác phải rất lớn và thời gian phục vụ của đường dây phải thật lâu dài.

Trong trường hợp đường cáp có đủ độ dốc tự lao, có thể không cần sử dụng động lực kéo xe chở gỗ. Người ta căng hai dây cáp đỡ ở các điểm trên và dưới dốc. Ở khoảng giữa phía trên dốc của hai dây cáp đỡ người ta đặt một puli chuyển hướng để dẫn hướng cho dây cáp kéo. Mỗi đầu của dây cáp kéo này được gắn vào một xe chở gỗ lăn trên dây cáp đỡ. Xe có tải chuyển động từ trên dốc xuống dưới dốc do phân lực trọng lượng đồng thời là động lực để kéo xe không tải trên nhánh bên kia từ chân dốc lên đỉnh dốc. Hai xe chở gỗ trên 2 cáp mang lần lượt thay nhau kéo có tải và lúc không có tải khi lên và xuống dốc (hình 1.13).

Hình 1.13. Đường cáp ba dây không động lực

Đường cáp ba dây có động lực được áp dụng trong các điều kiện như: Địa hình khu khai thác bằng phẳng nhưng đất rừng bị lầy lội hoặc ở nơi đất dốc, địa

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 196 trang tài liệu này.

hình chia cắt nhiều, máy kéo và các phương tiện vận xuất khác sử dụng không hiệu quả. Cấu tạo đường cáp loại này được thể hiện ở hình 1.14, gồm hai trụ đỡ, dây cáp mang, dây cáp nâng tải, dây cáp kéo và tời hai trống. Nguyên lý làm việc của đường cáp như sau: Để vận xuất gỗ, công nhân vận hành tời cho trống tời quấn dây cáp kéo (5) hoạt động, cáp kéo đưa xe treo đến vị trí cần gom, buộc gỗ và dừng lại. Lúc này, công nhân vận hành tời nhả phanh cho trống tời quấn cáp nâng tải quay trơn để cho móc gỗ và ròng rọc động từ trên xe treo rơi xuống đất. Tại đây, công nhân vận xuất kéo cáp và móc gỗ đến vị trí cây gỗ cần gom và sau khi buộc gỗ xong, ra hiệu cho công nhân vận hành cho tời hoạt động kéo cây gỗ về vị trí xe treo đỗ rồi tiến hành dỡ gỗ. Khi đã gom đủ tải, công nhân vận xuất buộc bó gỗ và ra hiệu cho công nhân vận hành tời cho trống tời quấn cáp nâng tải hoạt động, kéo xe treo và gỗ về phía trụ đỡ phía dưới. Khi xe treo tới vị trí cần thiết trống tời và cáp nâng tải dừng lại, gỗ tự rơi xuống mặt đất người ta tháo cáp và móc ra khỏi gỗ và tiến hành kéo chuyến gỗ tiếp theo.

Hình 1.14. Đường cáp ba dây có động lực

1- Tời; 2- Dây cáp mang; 3- Dây cáp nâng tải; 4- Xe treo; 5. Dây cáp kéo xe treo

1.4.2. Cấu tạo chung và nguyên lý làm việc của đường cáp [1]

Đường cáp vận chuyển có nhiều loại, có loại đơn giản, có loại phức tạp, để có khái niệm chung về các bộ phận của một đường cáp, sau đây trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một đường cáp tương đối hoàn chỉnh đó là đường cáp 3 dây chuyển động tuần hoàn liên tục.

1.4.2.1. Cấu tạo chung của đường cáp 3 dây chuyển động tuần hoàn liên tục

Đường cáp 3 dây chuyển động tuần hoàn liên tục được thể hiện trên hình

1.15 bao gồm các bộ phận sau:

Hình 1.15. Sơ đồ cấu tạo của đường dây cáp 3 dây vận chuyển tuần hoàn liên tục

1 - Dây cáp mang; 2 - Giá đỡ trung gian; 3 - Dây cáp kéo; 4 - Đối trọng 5 - Trạm bốc sản phẩm; 6 - Trạm dỡ sản phẩm; 7 - Xe treo ;

8 - Ròng rọc đỡ dây cáp kéo; 9 - Đường ray;

a) Dây cáp mang : Là dây cáp mắc trên không dùng để làm đường cho xe chở sản phẩm chạy qua lại. Hệ thống dây cáp 3 dây thường phải mắc 2 dây cáp mang song song dài bằng nhau làm thành nhánh tải và nhánh không tải. Dây cáp mang nhánh tải dùng để làm đường cho xe có tải chạy đi (kể từ trạm bốc), dây cáp mang nhánh không tải dùng để làm đường cho xe không tải chạy về.

Một đầu của dây cáp mang gắn ở nơi có sản phẩm để vận chuyển, đầu gắn ở một địa điểm chọn sẵn bãi tập kết. Căng dây cáp mang trên hai điểm như vậy có thể bằng hai phương pháp khác nhau.

- Phương pháp căng cố định: Các đầu dây cáp buộc vào mố gắn có sẵn có hoặc chôn chặt xuống đất.

- Phương pháp dùng đối trọng: Một đầu dây cáp buộc cố định như phương pháp thứ nhất, còn đầu kia của dây cáp treo đối trọng.

Nếu đường dây cáp luôn phải di chuyển thì áp dụng phương pháp căng cố định. Những đường dây cáp sử dụng lâu năm ở một địa điểm thì thường áp dụng phương pháp treo đối trọng.

b) Giá đỡ trung gian: Các đường dây cáp có cự ly trên dưới 1.000 mét mà địa hình cho phép có thể không cần xây dựng giá đỡ trung gian. Nhưng với các đường dây cáp có cự ly dài hoặc địa hình không cho phép, để đảm bảo cho đầu cáp được treo ở độ cao nhất định, xe chạy không bị vướng đất, cần phải xây dựng các giá đỡ trung gian. Trên giá đỡ có lắp các yên treo (móc treo) và các con lăn (hoặc ròng rọc) đỡ dây cáp kéo.

c)Dây cáp kéo: Là dây cáp dùng để kéo xe treo chạy trên dây cáp mang. Khi hoạt động dây cáp kéo luôn luôn chuyển động trên những con lăn hoặc ròng rọc dẫn hướng.

d) Đối trọng: Trong quá trình hoạt động vị trí của xe treo luôn luôn biến đổi khiến cho lực căng của dây cáp mang cũng biến đổi theo. Sự biến đổi thường xuyên đó sẽ làm giảm tuổi thọ của dây cáp đi rất nhiều. Để làm giảm sự biến đổi của lực căng đó ta treo đối trọng vào một đầu dây cáp mang. Đối trọng thường làm bằng vật có trọng lượng nặng, ở đường dây cáp lớn thì hệ thống dây cáp kéo cũng nên có đối trọng để bảo đảm sức căng ban đầu ở trị số không đổi.

e) Trạm dỡ sản phẩm vận chuyển: Trạm dỡ thường được đặt ở cuối đường dây cáp, gồm có những thiết bị dỡ gỗ từ xe treo xuống và xếp sản phẩm vào thùng chứa.

g) Trạm chuyển tiếp: Các đường dây cáp trên không vận xuất, vận chuyển dài, do công suất của động lực có hạn, và để bảo đảm lực kéo trên các điểm của dây cáp mang đều được điều hòa bởi trọng lượng của đối trọng, người ta chia đường dây cáp ra nhiều đoạn để căng. Tại đây sẽ đặt trạm chuyển tiếp nó gồm có: Thiết bị gắn chặt hoặc đối trọng, bộ phận động lực, đoạn ray nối cáp trên không...

h) Xe treo : Xe treo chuyển động trên dây cáp mang sản phẩm cần vận chuyển được gắn chặt lên xe treo để chuyển đến nơi tập trung. Cấu tạo của xe treo trong mỗi loại đường dây cáp đều có những đặc đỉểm riêng phù hợp với nguyên tắc làm việc của loại đường dây cáp đó.

i) Thiết bị động lực: Những đường dây cáp không thể lợi dụng được điều kiện địa hình tự nhiên (dựa vào độ dốc và trọng lượng bản thân để lao ) đều phải có thiết bị động lực để kéo xe. Thiết bị này gồm có: Động cơ, bộ phận giảm tốc, bánh xe chủ động (hay trống tời), phanh.

Ngoài ra, ở đường dây cáp còn có các bộ phận phụ thêm như đòn nối tiếp

giữa dây cáp mang với đường ray trên không, bộ phận đóng mở cáp dùng để nạp dây cáp kéo vào xe hoặc nhả dây kéo khỏi xe treo.

1.4.2.2. Hoạt động của đường dây cáp ba dây chuyển động tuần hoàn liên tục

Hình 1.15 giới thiệu sơ đồ hoạt động của đường dây cáp, sản phẩm cần vận chuyển được tập trung tới trạm bốc. Công nhân đưa sản phẩm vào xe treo rồi đẩy xe tới đầu nhánh tải, sau đó mắc dây cáp kéo vào xe treo, xe có tải sẽ được kéo tới trạm dỡ ở cuối đường dây cáp. Đối với đường dây cáp chuyển động tuần hoàn liên tục (dây cáp kéo không ngừng chuyến động) thì hai đầu dây cáp của nhánh tải và nhánh không tải có lắp bộ phận đóng mở cáp kéo. Xe treo chạy qua bộ phận đóng mở cáp kéo sẽ được tự động nạp vào xe (khi xe treo chạy vào dây cáp mang) hoặc nhả ra khỏi xe (khi xe treo chạy khỏi dây cáp mang để vào trạm dỡ). Sau khi đã dỡ xong, công nhân đẩy xe treo không tới nhánh không tải và xe treo lại được kẹp chặt vào dây cáp kéo đề trở về trạm bốc. Công nhân ở trạm bốc tháo xe ra để chuẩn bị bốc chuyến sau. Đó là quá trình làm việc của một chuyến xe. Ở đường dây cáp trên không vận chuyển cự ly dài có nhiều xe chạy trên tuyến đưòng trong cùng một lúc.

1.4.3. Một số loại đường cáp sử dụng trong nông nghiệp

Trong nông nghiệp việc thu hoạch một số loại nông sản đã sử dụng đường cáp để vận chuyển nông sản phẩm từ nơi thu hái về đến nơi tập kết, sau đây là một số đường dây cáp vận chuyển một số loại nông sản:

a) Đường cáp vận chuyển na ở Chi Lăng, Lạng Sơn: Một số hộ gia đình trồng na ở Chi lăng, Lạng Sơn đã sử dụng đường cáp một dây căng cố định (hình 1.8) để vận chuyển na từ trên sườn núi xuồng chân núi, hình 1.16. Các thùng đựng quả na sau khi thu hái được treo lên xe treo, do đường dây cáp căng có độ dốc nên nhờ có phân lực trọng lượng mà thùng đựng sản phẩm chuyển động từ trên cao xuồng thấp. Mô hình đường cáp này do người dân tự thiết kế xây dựng, chưa có công trình nghiên cứu được công bố.

Hình 1.16: Vận chuyển na bằng dây cáp ở Chi Lăng, Lạng Sơn

b) Đường cáp vận chuyển cam ở Tuyên Quang; Một số nông dân trồng cam ở Hàm Yên, Tuyên Quang đã sử dụng đường cáp một dây căng cố định để đưa cam sau khi thu hoạch từ trên sườn núi xuống chân núi, hình 1.17, mô hình đường cáp này cũng do các hộ nông dân xây dựng và lắp đặt, chưa có công trình nghiên cứu được công bố.

Hình 1.17: Đường cáp vận chuyển cam ở Hàm Yên

c) Đường cáp vận chuyển chuối: Trong thu hoạch chuối nhiều trang trại đã sử dụng đường cáp để vận chuyển để giảm nhẹ sức lao động và tránh sây sát quả chuối, đường cáp được sử dụng chủ yếu là mô hình đường cáp 2 dây có động lực kéo, chuyển động thành vòng tròn, buồng chuối sau khi thu hoạch được treo lên dây cáp kéo, dây cáp kéo được treo lên cáp mang (cáp tải), sau đó sử dụng động lực kéo cáp kéo chuyển động trên cáp tải, hình 1.18.

Hình 1.18: Đường cáp vận chuyển chuối Long An

1.5. Một số công trình nghiên cứu về đường cáp

Tài liệu về Cơ khí hóa khai thác gỗ [1] đã trình bày phương pháp tính toán độ vòng, sức căng và chiều dài nhịp của cáp mang, tính toán cáp kéo và công suất động cơ của một số loại đường cáp vận xuất gỗ, loại đường cáp này cho tải trọng lớn, cáp mang gắn chặt hai đầu, xe treo chuyển động, tải trọng tập trung, tài liệu chưa đề cập đến động lực học của đường cáp vận chuyển gỗ. Các sơ đồ tính toán, kết quả tính toán một số thông số về đường cáp trong tài liệu này có thể vận dụng trong nghiên cứu động lực học của đường cáp vận chuyển trái thanh long.

Tác giả Gordana Kastratović a,n, NenadVidanović a, VukmanBakić b, Boško Rašuo trong công trình [34], đã giới thiệu về phân tích phần tử hữu hạn của dây cáp treo chịu tải trọng dọc trục cho đường dây cáp sử dụng các thiết bị trên tầu biển, kết quả nghiên cứu này có thể ứng dụng tính toán tải trọng phá hủy của dây cáp vận chuyển trái thanh long.

Tác giả M. Aufaure trong công trình [38] đã công bố kết quả về một phần tử cáp ba nút đảm bảo tính liên tục của căng ngang của một phần tử cáp kẹp, tính toán này ứng dụng trên đường dây cáp điện và dây cáp chuyên dùng.

Tác giả Cheng Luo*, Xiangrong Fu, Jinsan Ju, Huipeng Liu trong công trình nghiên cứu [37] đã công bố kết quả nghiên cứu về Phân tích các yếu tố cáp trượt, bài báo này trình bày hai phương pháp để mô hình hóa các phần tử trượt cáp trên ròng rọc hoặc rãnh trên cáp treo.

Tác giả Brian M. McDonald1 and Alain H. Peyrot, 2 Fellow trong công trình

[25] đã công bố kết quả nghiên cứu một phương pháp mới để phân tích các loại cáp có thể cuộn lại, trong phương pháp này, tác giả sử dụng ròng rọc phần tử mới có thể mô hình chiều dài hữu hạn của cáp được hỗ trợ dọc theo chiều dài của cáp bằng một ròng rọc. Phần tử ròng rọc đơn giản hóa các tính toán bằng cách tự động điều chỉnh tỷ lệ cáp ở mỗi bên, kết quả nghiên cứu trên có thể sử dụng để tính toán đường cáp vận chuyển trái thanh long.

Tác giả O’Brien, W. T và Francis, A. J trong công trình [23] đã công bố một phương pháp số được sử dụng để xác định hình dạng bị lệch của cáp treo chịu một tác động đồng thời hai chiều của các tải trọng tập trung. Các phương trình cân bằng tĩnh cho các điểm tải cáp khác nhau, giữa các điểm tải được giải theo các yêu cầu

tương thích hình học bằng phương pháp xấp xỉ liên tiếp với hệ thống các tác động thay đổi bao gồm: Thay đổi nhiệt độ, lực của các gối đỡ, trượt cáp tại các gối đỡ và tải phân bố đồng đều dọc theo các phần của nhịp. Hai yếu tố tác động cáp treo được xem xét: Tải trọng được gắn tại các điểm được xác định dọc theo cáp và chuyển động dọc và ngang của cáp và vị trí ngang cuối cùng của các điểm tải và độ vòng của các điểm chịu tải, tác giả chưa xét động lực học chuyển động của xe treo.

Tác giả HalukOzdemir với nghiên cứu tiếp cận phần tử hữu hạn cho các vấn đề cáp năm 1979 [24] đã đề xuất phân tích phi tuyến tĩnh học và động học của các cấu trúc cáp. Từ việc đo một số biến tĩnh và động học của cáp tác giả đã tìm ra các phương trình ứng suất của trạng thái cân bằng biến thiên. Để phân biệt dạng phương trình cân bằng biến thiên này, các hàm Lagrangian được sử dụng để nội suy hình học cong của mỗi phần tử và chuyển vị giữa các nút phần tử. Tác giả đã đưa ra các ma trận phần tử hữu hạn cho các hoạt động của tuyến tính hóa và rời rạc. Bằng cách đánh giá ma trận độ cứng của phần tử 2 nút, ma trận độ cứng của phần tử độc lập với việc cấu hình ban đầu hay cấu hình hiện tại được sử dụng trong mô tả các biến động và biến tĩnh.

Năm 1994 tác giả J Lilien và Pinto Da Costa A đã nghiên cứu công trình [26]. Tác giả đề cập đến một loại rung động của cáp gây ra bởi sự kích thích tham số (sự không ổn định động của cáp do chuyển động nhỏ của dầm). Cách tiếp cận được định hướng để tính toán biên độ và dao động căng cơ. Các công thức biên độ ngẫu nhiên cũng như cho các chế độ trạng thái ổn định được xem xét và khảo sát. Một số mô phỏng quá trình theo thời gian từ những phần tử hữu hạn được trình bày (chuyển vị và độ căng của cáp) cũng được khảo sát. Phân tích cho thấy trong các nhịp cầu nhịp lớn, kích thích tham số sẽ có thể xảy ra do sự hiện diện của nhiều tần số thấp trong dầm và trong dây văng. Kết quả nghiên cứu cho thấy xu hướng mới trong thiết kế cầu rất lớn.

Tác giả A.Andreu cùng các cộng sự (2006) trong nghiên cứu [27] ‘yếu tố mới biến dạng dây xích để phân tích cấu trúc mạng cáp” đã trình bày công thức tính các hệ thống lưới bao gồm nhiều dây cáp cho phép mô phỏng qua yếu tố dây xích biến dạng. Công thức được đề xuất, xuất phát như một sự thay đổi các phương trình thông thường cho cáp không thể tách rời, đảm bảo trạng thái cân bằng chính xác sau