Лесозаготовительные машины российского производства, используемые для валки деревьев.

Валка деревьев машинами полностью исключает ручные работы, значительно повышает производительность труда на лесосечных работах, повышает их безопасность. Некоторые машины хорошо сохраняют при валке ценный подрост. Однако из-за низкой мобильности они неэффективны в мелких, разделенных большими расстояниями, лесосеках. Они применяются в основном при сплошных рубках, и имеют некоторые ограничения к применению на склонах и переувлажненных почвах.

· Валочно-пакетирующие машины (ВПМ) выполняют валку деревьев и укладку их в пакеты позади себя на волоках.

Рассмотрим устройство и принцип работы ВПМ на примере ЛП-19.

ЛП-19 сконструирована на базе экскаватора. Опорой машины служит гусеничное шасси, на котором смонтирована поворотная платформа, делающая поворот до 180⁰. На поворотной платформе дизельная силовая установка, кабина оператора и стрела. К стреле шарнирно крепится рукоять, а к ней – захватно-срезающее устройство (ЗСУ) с режущим органом - цепным пильным аппаратом. Подъем и опускание стрелы и рукояти, подводка с их помощью ЗСУ к спиливаемому дереву осуществляется при помощи поворота платформы и гидроцилиндров. ЗСУ захватывает спиливаемое дерево, срезает его одним резом, и удерживает при переносе к месту укладки. На верхнем и нижнем концах стойки ЗСУ имеются захваты. Пильная цепь приводится в действие гидромотором, надвигание осуществляется гидроцилиндром с зубчатой рейкой.

Рис.17 Валочно-пакетирующая машина ЛП-19.

Для выполнения валки оператор останавливает машину, подводит ЗСУ к стволу дерева, захватывает его, срезает, наклоняет немного на себя, уменьшая вылет стрелы. Затем платформа поворачивается вместе с деревом, и дерево укладывается в пачку на землю.

Завод-изготовитель предлагает в качестве сменного оборудования к ЛП-19Б экскаваторное, кусторезное, сучкорезно-раскряжевочное, погрузочное оборудование, а так же ЗСУ силового резания.

Машина ЛП-60-01А также может осуществлять погрузку и штабелевку.

· Валочно-трелевочные машины (ВТМ) предназначены для валки деревьев, формирования пакета и его трелевки.

Рассмотрим устройство и принцип работы ВТМ ЛП-17 и ЛП-49, сконструированных на базе, соответственно, тракторов среднего класса ТДТ-55 (ТБ-1) и тяжелого класса ТТ-4. Технологическое оборудование этих машин аналогично смонтировано на раме позади кабины. Спиливание дерева осуществляет пильная головка с захватом и цепным пильным аппаратом, которая крепится к рукояти, а рукоять к стреле. Стрелу поворачивает на угол до 220⁰ вокруг вертикальной оси поворотный механизм. В задней части рамы установлен коник, на который укладываются спиленные деревья, формируемые в пакет. Позади коника имеется щит, защищающий задний мост и облегчающий сброс пачки деревьев с коника. Впереди установлен бульдозерный нож.

Лесозаготовительная машина ВМ также создана на базе ТТ-4, но имеет иное технологическое оборудование.

Производительность ВТМ на трелевке за 1 час основного рабочего времени (при расстоянии трелевки до 300 м) составляет от 18 куб. м (при среднем объеме хлыста 0.75 куб. м) у ВМ-4Б до 80 куб. м (при среднем объеме хлыста 0.6 куб. м) у ЛП-49.

· Бензомоторные пилы применяются для валки деревьев повсеместно. Основную массу деревьев при проведении рубок в России валят бензомоторными пилами.

Для валки применяются редукторные пилы российского производства марок «Урал», «Дружба», реже, для валки тонкомерных деревьев, используются безредукторные пилы марки «Тайга». Устройство и технические возможности этих пил вы изучили в курсе механизации лесохозяйственных работ.

Рис. 18 Бензомоторные цепные пилы отечественного производства: «Урал» с гидроклином и «Тайга».

Помимо отечественных бензомоторных пил, для валки широко применяются пилы фирм Husqvarna (Финляндия), Stihl (Германия) Jonsered (Швеция), и других.

Мотопилы «Husqvarna» имеют узкий корпус и высоко расположенный центр тяжести, систему канализационной очистки выхлопных газов, совмещенное регулирование подачи топлива и привода дроссельной заслонки, высокую мощность при широком диапазоне оборотов, увеличенный воздушный фильтр, мощные пружины в системе демпфирования вибрации, подогрев рукоятки. Дополнительно могут быть оснащены системой изменяемой подачи масла (нет подачи на холостом ходу), декомпрессионным клапаном, легкосъемной крышкой воздушного фильтра, ручным насосом для дополнительной смазки цепи.

Как и другие бензомоторные пилы зарубежного производства, бензомоторные пилы «Husqvarna» (рис. 19) подразделяются на несколько классов по соотношению веса, мощности, длины пильной шины и других технических показателей:

- микромоторные (любительские, полупрофессиональные, фермерские) – легкие, простые в обращении пилы, предназначенные для работы не полный рабочий день, либо используемые главным образом при уходе за молодняками или для обрезки сучьев;

- профессиональные – мощные пилы, способные поддерживать высокую мощность длительное время при широком диапазоне оборотов, используемые главным образом для валки деревьев и раскряжевки стволов;

- высокомощные с удлиненными пильными шинами – пилы для валки деревьев с большим диаметром ствола;

- универсальные.

Рис. 19 Бензомоторная профессиональная пила «Husqvarna-365»

На мотопилах «Jonsered» установлено изобретение фирмы – система очистки воздуха Turbo, использующая центробежную силу вентилятора для очистки всасываемого воздуха на 99% от пыли, грязи и опилок до того, как они достигнут воздушного фильтра. На ряде моделей монтируется декомпрессионный клапан, облегчающий запуск пилы.

Пилы «Stihl» (рис. 20) имеют антивибрационную систему AV, электронную систему зажигания Е, быстродействующий тормоз цепи Q и однорычажное управление. На пилах этой фирмы используются катализатор в системе выхлопа и цифровая система зажигания, которая обеспечивает более простой запуск без обратного удара, снижение расхода топлива и надежное ограничение максимальной частоты вращения коленчатого вала.

Рис. 20 Бензомоторные профессиональные пилы «Stihl 026», «Stihl 036», «Stihl 044»

Валку дерева производит звено, состоящее из двух рабочих – вальщика и помощника вальщика.

Перед началом валки вальщик осматривает дерево, устанавливает наличие и направление наклона ствола, асимметричность кроны и другие особенности дерева, способные повлиять на направление валки. Также устанавливается наличие гнилей, трещин, надломленных и висячих ветвей, способных усложнить процесс и повлиять на безопасность валки.

Потом вальщик устанавливает направление валки. В первую очередь учитываются требования технологии разработки лесосеки, предписывающие направление валки деревьев (указывается в технологической карте разработки лесосеки, которая выдается лесозаготовителю). Отклонения от этого направления могут произойти только из-за больших аномалий формы ствола и кроны дерева. Валка должна производиться по возможности в просветы между растущими деревьями.

Помощник вальщика в это время вырубает в радиусе 1 м вокруг дерева, подлежащего валке, подрост, подлесок, убирает валежник, обрубает низко опущенные ветви, убирает все вырубленное в сторону, и приземляет. В зимнее время он лопатой откапывает снег вокруг ствола до земли, и делает две отходные дорожки для вальщика и себя в направлении под 60⁰ к направлению, обратному направлению валки дерева.

Спиливание дерева вальщик начинает с выполнения подпила. Подпил делают с той стороны, куда дерево должно упасть. Затем вальщик переходит на противоположную сторону, и производит основной рез спиливания дерева - перепил. При спиливании дерева необходимо оставлять непропиленный участок между подпилом и перепилом – недопил.

Подпил нужен для облегчения падения дерева в нужном направлении. Валка без подпила запрещена, т.к. он препятствует зажиму шины в завершающей стадии пиления, и не допускает скола древесины. Подпил при валке небольших деревьев с диаметром в месте перепиливания не более 20 см делают одним резом. При большем диаметре подпил делают двумя резами, чаще, соединяющимися в конце подпила и извлекают ломоть древесины, что обеспечивает легкое соскальзывание комля с пня. Обычная глубина подпила для прямостоящих деревьев составляет 1/4 - 1/5 часть диаметра ствола в месте среза. Глубина подпила несколько увеличивается при валке крупномерных деревьев. При валке деревьев, имеющих значительный наклон, попутный направлению валки, делают подпил глубиной до 1/3 – 1/2 части диаметра ствола. Это позволяет избежать преждевременного падения дерева, сопровождаемого опасным для вальщика сколом древесины, расщеплением ствола и отбросом комля в обратную сторону.

Перепил производится на уровне верхней кромки подпила, плоскость реза перпендикулярна оси ствола дерева. При валке крупных деревьев он может быть немного ниже для снижения высоты пня. Высота пня определяется от шейки корня. Она не должна превышать 1/3 диаметра ствола на уровне среза и не должна превышать 10 см для деревьев с диаметром на уровне среза менее 30 см.

Оставление недопила является непременной составляющей технологии валки деревьев. Недопил позволяет вальщику вынуть из реза шину бензопилы в момент начала падения дерева, если прорезать недопил, шину зажмет комель. Недопил также выполняет роль шарнира, предотвращает отклонение дерева при падении вбок. При валке прямостоящих деревьев в безветренную погоду оставляют равнотолщинный недопил в виде полоски толщиной от 1см у деревьев диаметром менее 20см до 4 см у деревьев с диаметром свыше 60 см (рис. 21 а). При валке деревьев с боковым (относительно направления валки) наклоном, с односторонне развитой кроной или в ветреную погоду оставляют клиновидный недопил (рис. 21 б). Уширенная часть клиновидного недопила прочнее суженной части, и она разрушается медленнее, что приводит к развороту ствола при падении вокруг своей оси в сторону уширенной части недопила.

Вальщик, выбирая форму недопила, валит дерево в нужном направлении.

Нередко, чтобы свалить дерево в нужном направлении недостаточно одного подпила, к стволу необходимо бывает приложить направляющее усилие. Для этого используют различные валочные приспособления: деревянные клинья, валочные вилки, валочные лопатки, гидроклинья и гидродомкраты.

Рис. 21 Формы недопилов:

А) Равнотолщинный,

Б) Клиновидный.

Чаще других применяют валочную вилку, которая представляет собой прочный, упругий деревянный шест толщиной 4 – 6 см и длинной около 4 м с насаженным на конец заостренным стальным двузубцем. Когда вальщик начинает делать перепил, помощник вальщика упирается зубьями вилки в ствол под углом около 45⁰ и в последний момент с усилием толкает дерево в направлении валки, не позволяя ему отклониться назад и зажать комлем шину бензопилы.

Валочная лопатка вставляется в пропил после того, как пильная шина углубится в него во время перепила. В последний момент на рычаг лопатки с силой нажимают.

Валка деревьев при помощи механических валочных приспособлений, каковыми являются гидроклин и гидродомкрат, значительно облегчают валку, но для их использования необходимы бензопилы со специальным приводом от редуктора, к которому присоединяются эти приспособления.

Гидроклин КГМ – 1А (рис. 18) вставляется в пропил после того, как в него полностью вошла шина бензопилы. Вальщик включает гидронасос и, продолжая пиление, вдвигает клин вглубь пропила. Распорные силы давят на ствол дерева и пень, облегчая валку в нужном направлении. С началом падения дерева вальщик прекращает пиление и вынимает из пропила гидроклин и пильный аппарат бензопилы. При валке с гидроклином толстомерных деревьев, для обеспечения более глубокого вдвижения гидроклина в пропил, выпиливают ломоть древесины аналогичный изымаемому при подпиле, но меньших размеров, со стороны начала перепила.

При валке деревьев с использованием гидродомкрата, в точке начала перепила в пне выпиливают нишу в соответствии с габаритами гидродомкрата. В нишу после начала перепила устанавливают гидродомкрат, вальщик включает гидронасос и завершает перепил.

Деревья с наклоном более 5⁰ в направлении, обратном направлению валки, следует валить при помощи тракторов, лебедок, оснащенных длинными тросами, или в направлении естественного наклона. Сухостойные деревья следует валить только в сторону их естественного наклона, так как структура древесины может быть нарушена, и существует опасность преждевременного разрушения недопила. Сросшиеся у пня деревья валят поочередно в сторону наклона их стволов, начиная с более тонкого или с менее наклонного. Деревья, сросшиеся выше пня, или деревья с раздваивающимся стволом валят одновременно под прямым углом к оси, проходящей через центры их крон.

На склонах более 15⁰ работа вальщика значительно затруднена, и опасна. При валке деревьев вниз по склону они могут разрушиться от удара о землю. При валке деревьев вверх по склону существует опасность, что дерево соскользнет с пня, и поползет вниз по склону на вальщика, увлекая с собой камни, валеж и т. д. Наиболее приемлемое направление валки – валка дерева вниз по склону, под углом к нему. Подпил при этом увеличивается до глубины 1/3 диаметра.

Направленной и безопасной валке деревьев в значительной степени препятствует ветер, особенно боковых и встречного направлений относительно направления валки. Направление и скорость ветра всегда необходимо учитывать при валке. При скорости ветра, превышающей 8.5 м/с в горной местности и 11 м/с в равнинной местности валка деревьев не допускается.

При валке деревьев, особенно в процессе несплошных рубок, дерево может зависнуть в кроне близстоящих деревьев. Такие деревья необходимо снять. Снимать следует путем раскачивания ствола зависшего дерева валочной вилкой, стаскивания с пня рычагом или воротом. Если эти меры не помогают, то зависшие деревья снимаются с помощью трелевочного трактора или лебедки, оснащенных длинным (не менее 30 м) тросом. Для снятия зависших деревьев запрещается влезать на зависшее дерево, сваливать его путем удара другим сваливаемым деревом, валить дерево, на которое опирается зависшее дерево.

· Кусторезы используют при рубках в молодняках и рубках кустарника.

Переносные кусторезы сконструированы на базе бензопил «Тайга», Stihl и Husqvarna. Они имеют сменные рабочие органы – дисковые пилы (для спиливания стволов деревьев с диаметром в месте среза не более 9 см) и косилочные диски (для скашивания травы и тонкой поросли). Рабочие органы смонтированы на конце приводного ствола, внутри которого находится приводной вал, передающий вращающий момент от двигателя через центробежную муфту сцепления и редуктор. Кусторез при помощи специальных ремней и пояса навешивается на грудь рабочего, производящего срезание стволов перед собой.

· Трелевка – перемещение древесины от места валки деревьев на погрузочный пункт.

Трелевка может осуществляться тракторами, трелевочными канатными установками, гужевым транспортом и летательными аппаратами. Трелевка производится только при наличии в лесосеке заготовленной ликвидной (деловой или дровяной) древесины. При рубке неликвидной древесины (кустарники, молодняк древесных пород) трелевка не производится.

Основную массу древесины, заготавливаемой в лесном фонде России, трелюют тракторами.

Для трелевки используются как специальные трелевочные тракторы, имеющие специальное трелевочное оборудование, о которых будет подробно рассказано ниже, так и тракторы общего назначения (сельскохозяйственные), не имеющие специального трелевочного оборудования.

Это гусеничные тракторы отечественного производства ТТ-4, ДТ-75, колесные МТЗ-52, 80, 82, 100, Т-40 и другие. Все они имеют сравнительно небольшую рейсовую нагрузку, так как трелюют древесину волоком, и древесина оказывает значительное сопротивление движению за счет трения. Они хуже преодолевают подъемы в грузовом направлении, участки с переувлажненными почвами, глубоким снегом, валежник и пни, менее эффективны при штабелевке лесоматериалов. Эти трактора чаще используются в лесостепной лесорастительной зоне, реже в таежных и горных лесах. Они часто используются мелкими лесозаготовителями, или при разработке мелких удаленных лесосек, прежде всего, рубок ухода, с небольшим средним объемом хлыста вырубаемых деревьев.

Колесные тракторы менее производительны, чем гусеничные, но более мобильны, а потому удобны при необходимости многокилометровых ежедневных перегонов в лесосеку и обратно. К тому же они более маневренны, не требуют широких волоков, сокращая вырубку на них деревьев. Колесные трактора общего назначения бывают вынуждены заезжать в пасеки с волоков, но при этом они приносят меньше вреда напочвенному покрову, подросту и деревьям, не подлежащим рубке.

Трелюют три вида лесоматериалов

· целые деревья с кронами,

· хлысты;

·сортименты.

Хлыстами называются стволы с обрезанными сучьями. Сортиментами называются части стволов различной длины (бревна, кряжи, дровяное долготье), полученные в результате поперечного их распиливания.

Лесоматериалыприцепляют к навеске трактора с помощью чокеров – коротких (длиной около 1.7 – 3.5 м) стальных тросов, у которых оба конца заплетены в виде петель, а между ними по тросу свободно перемещается стальной крюк.

.

Рис. 22 Сельскохозяйственный трактор МТЗ 82-1 в процессе трелевки сортиментов на погрузочном пункте

Трактористу ассистирует чокеровщик – рабочий, осуществляющий зацепление лесоматериалов. Одну петлю чокера он протаскивает под одним или несколькими, лежащими рядом лесоматериалами, используя при необходимости ломик, и зацепляет ее за крюк. Для более надежного зацепления при трелевке хлыстов за вершину трос оборачивают вокруг ствола дважды «восьмеркой». При зацеплении деревьев или хлыстов за комель, а также сортиментов чокер охватывает лесоматериал на расстоянии около 0.5 м от его торца. При зацеплении хлыстов за вершину – на расстоянии 0.7 – 1.1 м от верхнего отреза. Вторую петлю чокеровщик зацепляет за палец навески трактора, трактор начинает движение, и чокер затягивается. Могут одновременно использоваться два, редко большее количество чокеров. В этом случае, если лесоматериалы не находятся рядом, тракторист сначала подтягивает дальний лесоматериал к ближнему. Два сортимента, отрезанных от одного ствола, иногда зацепляют справа и слева от реза, их разделившего, и при движении трактора они «складываются».

Специальные трелевочные тракторы подразделяются на тракторы, имеющие чокерное оборудование и бесчокерные.

Из первых повсеместно распространены, и давно используются гусеничные тракторы ТДТ-55 (Более современная модель – ЛХТ -100).и ТТ-4.

Тракторы ТДТ-55 рекомендуется использовать в лесосеках с меньшим (до 0.4 м³) средним объемом трелюемых лесоматериалов, а ТТ-4 и ЛХТ - 100 при большем объеме.

Оба трактора имеют специальное технологическое оборудование, предназначенное для формирования пачки, погрузки передней ее части на раму трактора, транспортировки, разгрузки и выравнивания комлей. К нему относятся лебедка, погрузочное устройство с откидным щитом с гидравлическим приводом, тяговый трос длиной 30 – 45 м, чокеры (в комплекте до 15 штук) и толкатель, установленный впереди рамы. Один конец тягового троса крепится к барабану лебедки, установленной на раме трактора за кабиной. На другом конце троса, пропущенного через блок и проем в щите, крепится кольцо, ограничивающее свободное продвижение по нему чокеров.

Рис. 23 Трелевочный трактор ТДТ-55 с чокерным оборудованием.

Рис. 24 Трелевочный трактор ТТ-4М.

Трактор заезжает по волоку в пасеку и разворачивается к погрузочному пункту. Затем он опускает щит на землю под углом к ней и к раме трактора. Чокеровщик вытаскивает трос за кольцо к сваленным деревьям или к иным лесоматериалам, и зацепляет чокерами сразу столько, сколько нужно на один рейс. Тракторист запускает лебедку, и лесоматериалы волоком перемещаются к трактору, по ходу движения формируясь в пачку, и надвигаются комлями на щит. Пачка фиксируется, щит поднимается и ложится на раму, трактор начинает движение к погрузочному пункту с пачкой лесоматериалов. На труднопроходимых участках волока тракторист может сбросить пачку, не отцепляя ее от тягового троса, и, преодолев участок без груза, подтащить ее лебедкой, и снова загрузить на щит. При разгрузке на погрузочном пункте пачка расфиксируется и сваливается со щита, рабочий отцепляет чокера, и трактор идет обратно в пасеку.

Трелевка тракторами с чокерным оборудованием требует довольно больших затрат ручного труда, тяжелого и опасного для рабочих. У них более низкая производительность по сравнению с бесчокерными трелевочными тракторами.

Бесчокерный трелевочный трактор оборудован гидроманипулятором, вращающимся вокруг своей вертикальной оси, к которому крепится захват. Он захватывает лесоматериалы за комель, и грузит их на зажимной коник, установленный на раме трактора позади, который перед этим раскрывается. Перед троганием трактора коник снова закрывается. Набрав пачку, трактор направляется на погрузочный пункт, где зажимной коник открывается, и трактор, двигаясь вперед, сбрасывает пачку. Толкатель, установленный спереди трактора, используется при необходимости выравнивания комлей в сброшенной пачке и для штабелевки.

Рис. 25 Трелевочный трактор с бесчокерным оборудованием ТБ-1.

Бесчокерные трелевочные тракторы часто используются как подборщики пачек деревьев, сформированных на волоке валочно-пакетирующими машинами.

Есть также специализированные подборщики пачек, смонтированные на гусеничном или на колесном шасси. Основной их рабочий орган – пачковый захват с гидравлическим приводом, смонтированный в задней части рамы трактора, у них значительно более высокая производительность на трелевке.

Рис. 26 Подборщик пачек ЛТ-157.

Увеличить производительность тракторов общего назначения на трелевке может применение навесных трелевочных приспособлений, наиболее известным из которых является ПТН «Муравей» (рис. 27). Это приспособление имеет клещевой захват, приводимый в действие гидроцилиндром, зажимающий лесоматериал за комель, что позволяет обходиться без чокеров и чокеровщика. Поднимая навеску, тракторист приподнимает зажатый комель лесоматериала, который трелюется в полуподвешенном состоянии. Имеются также трелевочные приспособления: ПТН-10А, оснащенное щитом и лебедкой, ПТН-30 и ОТН-1, оборудованные лебедкой, ЗТН-0.8 с клещевым захватом, опорным щитом и лебедкой и другие.

Рис. 27 Трелевочное приспособление «Муравей» навешенное на МТЗ -80

Основные характеристики трелевочных тракторов приведены ниже в таблице.

Таблица 3.2.2