Выбор лесной техники для транспортировки древесины с лесосеки – одна из главных проблем лесозаготовителей. Основными факторами здесь выступают технология лесозаготовок, крупномерность древостоя и запас древесины на лесосеке. Сюда же можно отнести рельеф площадей, покрытых лесом, расстояние, на которое будут перемещать древесину, а также то, где оставляют порубочные остатки – на лесосеке или на верхнем лесном складе.
При выборе лесной техники чаще берут во внимание
метод заготовки древесины (хлыстовой или сортиментный) и
природно-производственные условия. В зависимости от вида заготавливаемой
древесины выбирают технику с обоснованием ее технических параметров и
эксплуатационных показателей, типа технологического оборудования.
По виду перемещения лесоматериалов различают
трелевку деревьев или хлыстов и транспортировку сортиментов. Трелевка
позволяет перенести очистку стволов от ветвей на погрузочный пункт или
нижний склад, где можно применять передвижные самоходные и стационарные
сучкорезные машины. Транспортировка сортиментов осуществляется после
обработки дерева на лесосеке валочно-сучкорезно-раскряжевочной машиной
либо вручную – бензопилой (срезание сучьев и разделка на сортименты).
Для трелевки или транспортировки сортиментов с лесосеки необходимо
технологическое оборудование трех типов: тракторы для ручной прицепки
чокерами отдельных деревьев (хлыстов) и их трелевки; тракторы для
механизированной погрузки отдельных деревьев (хлыстов) или сортиментов в
зажимное устройство или на платформу и их трелевки (транспортировки);
тракторы для погрузки сформированных пачек деревьев и их трелевки;
валочно-трелевочные машины.
Применяемые в
настоящее время трелевочные тракторы бывают трех типов: с тросочокерным
оборудованием; с гидроманипуляторами с клещевыми захватами и кониковыми
зажимными устройствами; с крупногабаритными клещевыми захватами.
Преимуществом трелевочных тракторов с тросочокерным оборудованием перед
тракторами, оснащенными манипуляторами или крупногабаритными клещевыми
захватами, является лучшая проходимость на трудных участках. К
достоинствам технологического оборудования, состоящего из манипулятора с
клещевым захватом и коникового зажимного устройства, относится
возможность подбора отдельных деревьев на лесосеке, возможность
регулирования объема пачки и полное отсутствие ручного труда.
Применение технологического оборудования,
состоящего из крупногабаритного клещевого захвата, предусматривает
трелевку только пачек деревьев, подготовленных валочно-пакетирующими
машинами. Достоинства такого способа трелевки – захват и погрузка сразу
целой пачки, что резко сокращает затраты времени на
погрузочно-разгрузочные элементы операции, увеличивает время
использования трелевочного трактора на транспортных работах, а
следовательно, его производительность. Но в этом случае предъявляются
дополнительные требования к пачке деревьев – она должна быть хорошо
сформирована, располагаться в удобном для подхода трактора месте и
обеспечивать его полную загрузку. К недостаткам описанного способа
трелевки следует отнести то, что клещевой захват удален от центра масс
трактора, поэтому при движении неблагоприятно распределяется нагрузка на
ходовую часть, ухудшается управляемость трактора и на 30% снижается
рейсовая нагрузка по сравнению с использованием тросочокерного
технологического оборудования.
Транспортировка древесины в полностью погруженном
положении пока не получила в нашей стране широкого распространения.
Между тем достоинства этого способа очевидны: это уменьшение
сопротивления перемещению, возможность более эффективно использовать всю
биомассу деревьев, так как они не загрязняются в процессе трелевки. При
этом объем транспортируемой древесины ограничивается грузоподъемностью
машины, который составляет порядка 90...100% ее массы. На
транспортировке сортиментов используются тракторы (форвардеры),
оборудованные манипуляторами с клещевым захватом и платформой.
К многооперационным механизмам следует отнести
валочно-трелевочные машины фронтального и манипуляторного типа,
техническое оборудование которых состоит из механизмов срезания, повала и
погрузки дерева или манипулятора с захватно-срезающим устройством и
коникового зажимного устройства. Эти машины обеспечивают выполнение
основных операций технологического процесса заготовки леса – срезание и
повал дерева, погрузку его в кониковое зажимное устройство с
формированием пачки деревьев необходимого объема по условиям
проходимости машины и трелевку ее в полупогруженном положении к
погрузочному пункту (верхнему складу).
Чтобы
правильно подобрать машину (трактор) по массо-мощностным параметрам,
необходимо определиться прежде всего с параметрами дерева (диаметр и
средний объем). Древостой при среднем объеме ствола до 0,39 м3 принят за мелкий, от 0,4 до 0,6 м3 – за средний, более 0,65 м3
– за крупный. Для оценки рельефа местности определяют распределение
лесопокрытых площадей в зависимости от крутизны склонов. Площади делятся
на три группы: с уклонами до 15° (тракторы могут работать в течение
всего года), от 16 до 25° (тракторы используют только в сухую погоду
летом), 26° и более (тракторная трелевка запрещена, требуется применение
других трелевочных средств).
Почвенно-грунтовые условия для лесозаготовительных работ по эксплуатационным показателям делятся на четыре категории:
– первая категория (сухие пески, каменистая почва) –
допускает многократный проход лесозаготовительных машин по следу
(волоку), в периоды весенней и осенней распутицы несущая способность их
снижается, но летние осадки на проходимость машин влияют мало;
– вторая категория (супесчаные почвы, мелкие суглинки) – допускается многократный проход машин по одному следу (волоку), в период весенней и осенней распутицы несущая способность их снижается, но летние осадки на проходимость влияют мало;
– третья категория (глинистые почвы, супеси с
глинистыми прослойками) – грунты имеют повышенную влажность в течение
всего теплого периода года, тракторы быстро разрушают растительный слой и
образуют глубокую колею на волоках;
– четвертая категория (торфяно-болотные,
перегнойно-глеевые почвы), наиболее неблагоприятные для лесоэксплуатации
грунты – в периоды затяжных дождей волоки становятся непроезжими.
Выбор оптимальных параметров оборудования
определяется прежде всего производительностью лесозаготовительной
техники, которая оправдывала бы затраты на ее приобретение. Однако не
стоит пренебрегать и показателями экологических требований – воздействие
техники на лес должно быть минимальным.
Опыт эксплуатации тракторов с тросочокерным
оборудованием показал, что оптимальное число чокеров, используемых при
формировании пачки деревьев (хлыстов), составляет 7...8. Такое
количество позволяет обеспечить минимальные затраты времени при зацепке и
особенно при отцепке чокеров. Объем пачки деревьев (хлыстов) зависит от
их количества и крупномерности древостоя и может составлять: для
мелкого древостоя 2...3,2 м3, для среднего – 3,5...5 м3 и для крупного –
5,2...12 м3. Для таких объемов при эксплуатации тракторов в мелком и
среднем древостое рекомендуется использовать машины легкого класса
массой 5...10 т с двигателем мощностью до 60 кВт. Средний класс машин
массой 10...15 т с двигателем мощностью 60...80 кВт следует применять
для крупного древостоя.
Структура и
состав элементов технологической операции при бесчокерной трелевке леса
меняются в зависимости от применяемого технологического оборудования.
Анализ показывает, что меньше всего элементов цикла при загрузке у
трелевочного трактора, оборудованного крупногабаритным клещевым
захватом. В этом случае производится захват и погрузка всей пачки,
сформированной валочно-пакетирующей машиной, что позволяет до минимума
сократить время формировочно-погрузочных работ, увеличить время
использования трактора на транспортных циклах трелевки и таким образом
повысить производительность трелевочного трактора. Опыт работы
показывает, что с одной позиции валочно-пакетирующая машина срезает и
укладывает в пачки 8...10 деревьев. Объем пачки деревьев по объемным
группам может составлять: для мелкого древостоя 2,5...4 м3, для среднего
– 4...6 м3 и для крупного – 6...10 м3. Для таких работ следует
использовать тракторы среднего класса массой 9...12 т с полезной
площадью захвата 0,52...1,02 м2 и двигателем мощностью 60...80 кВт для
эксплуатации в мелком и среднем древостое. Для крупного древостоя лучше
использовать машины тяжелого класса массой 15...18 т с полезной площадью
захвата 1,1...1,8 м2 и двигателем мощностью 80...100 кВт. Размеры
комлевой части пачек деревьев должны отвечать требованиям по ширине не
более 2 м, по высоте – примерно 0,7 м.
Тракторы, оборудованные клещевыми захватами, также можно использовать
для вспомогательных работ по уборке сучьев и выкорчеванных пней.
Элементы
цикла и приемы работы на тракторах манипуляторного типа во многом схожи с
приемами на тракторах, оснащенных клещевым захватом. Различие лишь в
том, что последние могут двигаться вдоль отдельных поваленных деревьев
(сортиментов) или мелких пачек и осуществлять постепенное формирование
пачки. Следовательно, тракторы манипуляторного типа могут работать после
вальщика с бензопилой, после валочной или валочно-пакетирующей машины,
выполняющей частичное пакетирование деревьев. При этом есть возможность
сортировать деревья (хлысты, сортименты) по породам, размерам или другим
признакам.
Рекомендуется формировать пачки объемом 6,5...10
м3. В трудных почвенно-грунтовых условиях, а также при малых объемах
хлыста рейсовые нагрузки снижаются до 5...6 м3. На хороших грунтах, на
укатанных волоках зимой, а также при грузовом ходе под уклон можно
формировать пачки объемом 8...14 м3. Предельная нагрузка может
составлять 18 м3.
Массу трактора и мощность двигателя выбирают с
учетом природно-производственных условий лесозаготовительного района и
требований к заготавливаемому древесному сырью.
Для трелевки деревьев используют трелевочные тракторы, оснащенные гидроманипулятором с захватом и коником. На мировом рынке лесозаготовительной техники предлагается только четыре модели тракторов тяжелого класса массой 15...25 т и двигатели мощностью 88...243 кВт. Три из них – модели российского производства массой 14,4...19 т, предназначенные для трелевки древесины объемом 8...14 м3. Модель зарубежного производства массой 25 т создана для трелевки древесины объемом 18 м3.
Для транспортировки сортиментов предлагается
большая номенклатура тракторов (форвардеров) легкого, среднего и
тяжелого классов массой от 6,5 до 19,5 т с двигателем мощностью от 44 до
157 кВт. В целом технологическая операция по доставке древесины с
лесосеки может совершенствоваться в течение всего технологического
процесса лесозаготовительных работ. Средства производства обеспечивают
механизацию в основном диапазоне природно-производственных условий, к
которым относятся ограничения по объемным группам и запасу древесины, по
почвенно-грунтовым условиям, по методу заготовки древесины и др. Выбор
лесозаготовительной техники с оптимальными параметрами позволяет
реализовать высокую производительность машин, оправдать затраты и
обеспечить минимальное неблагоприятное воздействие на лес.