Технические данные валочно-пакетирующих машин

В 1995 году фирма АО Йошкар-Олинский завод лесного машиностроения подготовила к выпуску новую модификацию ВПМ на базе ЛП-19 с выравнивателем полноповоротной платформы (ЛП-19Б). ЛП-19Б была предназначена для работы на склонах до 15⁰ благодаря наличию подвижной рамы. Кроме того, конструкция позволяет разворачивать ЗСУ в плоскости, перпендикулярной продольной оси манипулятора на ± 15°.

Однако в результате разразившегося в стране общего экономического кризиса выпуск ЛП-19Б не был осуществлен, а фирма прекратила свое существование.

Применение на лесозаготовках валочно-пакетирующих машин ЛП-2 и ЛП-19 выдвинуло новую задачу – создание специальных подборщиков пачек деревьев. Попытки использования для этих целей уже серийно выпускаемых бесчокерных трелевочных тракторов ТБ-1, ЛП-11, ЛП-11-1А и ЛП-18А, а также колесных К-700 оказались малоэффективными.*

Рис. 6.8. ЗСУ с комбинированным механизмом резания

Рис. 6.9. Машина для сводки леса

Было установлено, что производительность трелевочных тракторов при подборе пачек от ВПМ повышается на 20 – 30% по сравнению с тем, когда воз формируется из отдельных деревьев, поваленных бензопилами, но при этом одновременно на 48% увеличивается себестоимость [9].

Использование тракторов с манипуляторами на подборе пачек, работающих по принципу поштучного набора деревьев, нецелесообразно и по технологическим соображениям и с позиций основ конструирования – зачем такое сложное гидрофицированное оборудование, когда перевернутый коник бесчокерного трактора может с успехом выполнять функции пачкового захвата.

Кроме перечисленных основных валочно-пакетирующих машин в последние годы был разработан ряд новых. В частности, для рубок ухода за лесом НПО «Силава» была сконструирована и изготовлена в металле машина на колесной базе МВП-20, предназначенная для прореживания в молодняках бесповальным способом. Машина оснащалась манипулятором с вылетом 6 м и грузоподъемностью 250 кг. Ее масса составляла 6500 кг. До серийного выпуска дело не дошло, был изготовлен лишь макетный образец.

На базе ВПМ ЛП-19А была разработана валочно-сучкорезно-раскряжевочная машина МЛ-20 (1983 г.), предназначенная для заготовки сортиментов на рубках главного пользования и особенно на лесосеках, тяготеющих к приречным складам, с преобладанием хвойных пород, со средним объемом хлыста до 0,7 м³. Захватно-срезающее устройство у нее дополнительно снабжено протаскивающим устройством и ножами для удаления сучьев. Раскряжевка на сортименты производилась пильным механизмом. На серийный выпуск машина также не была поставлена. Разработана и подготовлена к выпуску ВПМ МЛ-78 на базе погрузчика-штабелера ЛТ-72Б. ЗСУ машины снабжено накопителем, вылет манипулятора 8 м, грузоподъемность – 2 т. Масса машины – 18 т.

В настоящее время небольшими партиями выпускаются валочно-пакетирующие машины МЛ-135, МЛ-119А. В отличие от машины ЛП-19А эти машины имеют повышенную мощность двигателя соответственно 165 и 125 кВт. Кроме того, захватно-срезающее устройство машины МЛ-135 оборудовано дисковым пильным устройством, устройством поперечного наклона ЗСУ и накопителем.

Несколько слов о срезающих механизмах лесосечных машин.

В связи с тем, что вопросу разработки и исследованию механизмов для машинного срезания деревьев посвящено много научной литературы [5, 7, 131] мы остановимся лишь, на наш взгляд, на малоизученных, но вполне перспективных устройствах.

Машинная валка леса возможна в двух вариантах:

- с остановкой машины у каждого дерева;

- при непрерывном движении машины без остановки или как ее принято называть «напроход».

В машинах, работающих по первому способу, наибольшее применение нашли режущие механизмы с цепной консольной пилой.

Цепные пилы при высокой производительности обеспечивают качественный пропил и позволяют срезать деревья любого диаметра. Основной недостаток цепных пил заключается в их малой прочности (надежности). Они требуют введения в захватно-срезающее устройство дополнительных механизмов, обеспечивающих пиление и защиту от повреждения в процессе наведения, срезания и пакетирования дерева.

В отличие от бензиномоторной пилы, когда вальщик управляет ею непосредственно, при машинном срезании деревьев срезающее устройство находится от оператора ВТМ или ВПМ на расстоянии 5-10м. Кроме того, оператор управляет процессом срезания дерева с помощью гидропривода, а не рук, то есть он не «чувствует» пилу.

Поэтому не случайно в 70-е годы прошлого столетия с появлением многооперационных машин в лесу в ведущих лесозаготовительных странах и в СССР были развернуты работы по замене не надежной цепной пилы другими механизмами и в частности, ножевыми. На рис.6.6 и 6.7 соответственно представлены ножевые ЗСУ ЛТА, которым была оснащена валочно-трелевочная машина на базе трелевочного трактора ТБ-1,и машина Т-48Б конструкции КарНИИЛП. Чем было привлекательно ножевое устройство? Во-первых, простота и высокая надежность конструкции. Легкость в управлении и если так можно сказать – «неприхотливость» в обслуживании, во-вторых.

Основные недостатки ножевого режущего механизма заключаются:

1. В необходимости при срезании деревьев большого диаметра создания больших усилий на ножах, что вызвало в свою очередь использования для их привода гидроцилиндров большого диаметра и соответственно увеличения массы всей головки.

2. После просыхания древесины в комле дерева образуются микротрещины глубиной 10…15см.

Нужно сказать, что к сожалению после многочисленных исследований, проводимых В ЦНИИМЭ, КарНИИЛП, ЛТА, ножевые механизмы у нас в стране были преданы забвению.

А зря. Не нужно было создавать срезающие головки для валочно-трелевочных и валочно-пакетирующих машин с учетом срезания самого крупного дерева на лесосеке, которых всего 5-7%. Нужно было для ВТМ и

Рис. 6.10. Макетный образец лесореза (ограждение кабины снято)

Рис. 6.11. а). Подведение срезающего устройства к дереву

б). Перерезание ствола дерева

с). Процесс пакетирования

ВПМ проектировать ножевые ЗСУ с возможностью срезания деревьев диаметром 35-40см, а для «дорезания» остающихся на лесосеке 5-7% крупных навешивать сменную головку с цепной пилой. Причем, не обязательно сменная головка должна быть у каждой машины. На мастерском участке достаточно иметь одну-две.

В последнее время за рубежом появились комбинированные механизмы резания (см. рис.6.8), где в головке компонуются одновременно ножевое и цепное устройства. Насколько такое решение целесообразно трудно сказать, ведь в этом случае для их привода нужны и силовой гидроцилиндр и гидромотор.

На первых экспериментальных валочно-трелевочных машинах, разработанных в ЦНИИМЭ, таких как ВТМ-2, а также на машине для сводки леса МТП-43 была сделана попытка использования в качестве механизма резания дисковых пил и дисковых фрез. Однако было выявлено, что им присущи значительные недостатки:

- дисковые пилы обладают недостаточной жесткостью и прочностью, легко зажимаются в пропиле;

- при использовании фрез получается широкий пропил и требуется мощный двигатель для привода.

Вследствие этого они не получили дальнейшего распространения.

С появлением в лесу трелевочного трактора и удачным его использованием на лесосечных работах конструкторов лесозаготовительной техники всегда волновала идея создания машины, которая не только бы трелевала хлысты или деревья, но и срезала бы их ходом машины или как позже стали говорить «напроход». Даже появился термин – «безостановочная валка».

Наиболее известные исследования по реализации этой идеи проводились в институте ЦНИИМЭ. В результате проведенных исследований было установлено, что наиболее удобны для работы «напроход» кусторезы. Принципиальную идею кустореза заманчиво использовать и для валочной машины: он прост, надежен, не требует отдельного привода, не имеет вращающихся частей. Но кусторезы могут срезать лишь небольшие деревья – до 20 см, делая к тому же рваный срез со сколами и трещинами по стволу. Попытки срезать крупные деревья кусторезами, смонтированными на мощных тракторах, закончились безрезультатно. В США, например, трактор мощностью 240 л.с. резал, вернее, рвал, деревья диаметром до 50 см.

Однако попытки использовать толкающую силу трактора для резания ножами, не имеющими дополнительного привода, кончились неудачей. Объясняется это тем, что подачи на зуб здесь очень велики – до 15-20 мм, т.е. в 30-50 раз больше, чем у обычных пил. Образующаяся при срезании стружка не может разместиться в пазухах, спрессовывается, достигая 5-7-кратной плотности самой древесины, давит на волокна и разрывает их. Чем выше мощность трактора, тем больше спрессовывается стружка, и интенсивнее разрываются волокна.

Исследуя резание бесприводными ножами, ЦНИИМЭ искал возможность избежать прессования стружки, чтобы добиться срезания деревьев больших диаметров (в макетном образце до 60 см) и получить чистый рез без сколов и трещин. Исследования проводились на элементах режущего органа, которые проверялись на стенде. После длительных поисков была найдена конструкция режущего механизма.

В начале 70-х годов прошлого века на кафедре проектирования специальных лесных машин были проведены экспериментальные исследования, целью которых была проверка возможности использования для срезания деревьев «напроход» баровой пилы, применяющейся в угольной промышленности. Для этих целей был изготовлен на базе трактора ТДТ-40М макет валочно-пакетирующей машины, который кроме трактора включал:

- срезающее устройство - баровую пилу с приводом от автономного двигателя Урал Зис-353А;

- специально сконструированное ударно-импульсное устройство для направленного повала дерева;

- прицеп с пакетирующим устройством в виде наклонной консольной балки и коником.

Срезающее устройство с приводом и двигателем монтировалось на раме тележки, которая на опорных катках с помощью гидроцилиндров имела возможность перемещаться по полкам лонжеронов трактора. Мощное пильное устройство «баровая пила» состояла из шины, ведущей и ведомой звездочек, цепи и механизма натяжения цепи. Зубья серийной цепи были заменены специально разработанными и изготовленными подрезными и скалывающими резцами, обеспечивающие резание древесины. Ударно-импульсное устройство /см. рис. 6.11/ включало раму, две направляющих, траверсу, пружину, ударник и замковое устройство с гидроцилиндром.

Работало ударное устройство по такой схеме: при срезании дерева вместе с шиной перемещается ударник. В момент полного отделения комля дерева от пня, с помощью гидроцилиндров разжимается замковое устройство, спускается пружина и траверса с ударником, скользя по направляющим, приходит в движение. По мере разжатия пружины скорость ударника возрастает и в момент удара о дерево достигает максимума.

В результате ударного воздействия дерево падает на приемную балку и скользя по ней пакетируется в коник. Управление всей системы осуществлялось оператором из кабины.

Интересны параметры срезающего устройства:

Ширина пропила, мм - 100…110

Длина шины, мм - 2250

Скорость рабочей цепи, м/с - 3,14-20,8

В результате исследований было установлено:

1. Перерезание стволов без повреждения при выбранной форме подрезных и скалывающих резцов возможно со скоростью резания 3-4 м/с и скоростью надвигания пилы 0,9…1,5 м/с.

2. Срезание деревьев возможно заподлицо, что облегчает последующее лесовосстановление с помощью автоматизированных посадочных агрегатов.

3. С использованием баровой пилы возможно осуществление старой заманчивой идеи – срезание деревьев «напроход», т.е. подача пилы (надвигание на дерево) может осуществляться трактором.

4. Для привода механизма резания типа баровая пила требуется значительная мощность силовой установки.

Дальнейшие работы по изучению процесса резания баровой пилой не производились вследствие отсутствия финансирования.