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.
