CC BY
74
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. СТРОИТЕЛЬСТВО
УДК 630*377.1
СОВРЕМЕННЫЕ МАШИНЫ ДЛЯ ВАЛКИ И ТРЕЛЕВКИ ДЕРЕВЬЕВ
Е.В. Волкова, К.В. Плюта
Рассматриваются виды современных машин для валки и трелевки деревьев при выполнении подготовительных работ по расчистке дорожной полосы от леса. Приводится их описание и область применения, предлагаются наиболее эффективные технологии валки и трелевки деревьев.
Ключевые слова: автомобильные дороги; лесозаготовительные работы; валка деревьев; трелевка деревьев; лесозаготовительные машины; харвестеры; форвардеры; трелевочные трактора (скиддер); мульчеры.
MODERN MACHINES FOR TREE CUTTING AND SKIDDING E.V. Volkova, K.V. Pliuta
We consider types of modern machines for tree cutting and skidding during the preparatory works connected with the cleaning the traffic lane from forest. We present their description and the use area, offer the most effective technologies of tree cutting and skidding.
Key words: automobile roads; forest harvesting operations; tree cutting; tree skidding; forest harvesting cars; harvesters; forwarders; skidding tractors (skidder); mulchers.
Для выполнения сложных работ по строительству автомобильных дорог, для повышения производительности труда и непрерывного улучшения качества работ с одновременным снижением их себестоимости необходимы современные машины и оборудование.
Особенно остро проблема применения машин последнего поколения стоит при выполнении подготовительных работ по расчистке дорожной полосы от леса.
Известно, что валка леса (рубка леса) является одной из самых опасных работ. Работы при ней требуется проводить с применением современных технологий, которые обеспечивают: сохранение природной среды, рациональное использование природных ресурсов, обеспечение безопасных условий труда, защиту здоровья персонала. Сделать это можно только при условии использования специальных машин для валки леса и рубки просек (профилей).
К сожалению, дорожные организации в основном применяют ручные инструменты по спиливанию деревьев (мотопилы) и валке леса (гидравлические клинья, валочные вилки или специальные лопатки), что требует строгого соблюдения техники безопасности.
В то же время современный лесопромышленный комплекс применяет новейшие технологии для заготовки древесины.
Наиболее эффективной считается технология применения комплекса машин харве-стер-форвардер.
Харвестер выполняет за один технологический проход валку деревьев, обрезку сучьев и раскряжевку, оставляя на лесосеке сортименты заготовленной древесины необходимой длины. Форвардер «подбирает» эти сортименты, формируя на грузовой платформе воз, транспортирует его на лесопогрузочный пункт и укладывает в штабели лесоматериалов. Затем сортименты автотранспортом доставляют к месту последующей переработки [1].
Рассмотрим подробнее технику, используемую для ЛПК.
Харвестеры (англ. harvester - от harvest «собирать урожай») - самоходные, многооперационные лесосечные машины на колесной или гусеничной базе. Предназначены для выполнения комплекса лесосечных операций при проведении как сплошных рубок, так и при выборочных рубках и рубках ухода[3].
Современный харвестер является в первую очередь одномодульной машиной, то есть все операции осуществляются одной харвестерной головкой, которая устанавливается на конце манипулятора (рис. 1) [2].
Автоматизированные функции часто позволяют системе оптимизировать раскрой ствола с учетом цены сортимента и его оптимальных параметров. Настройка давления сучкорезных ножей и возврат харвестерной головки повышают продуктивность работы и не отвлекают оператора от процесса выбора места для валки следующего дерева [2, 5].
Рис. 1. Харвестер Timberjack 1270 B
Манипулятор и харвестерная головка делают основную работу харвестера. Геометрия манипуляторов параллельного действия позволяет успешно обрабатывать как уже поваленные (раскряжевка из штабеля), так и стоящие деревья. Преимущество телескопических стрел на харвестерах - это большой вылет, он обеспечивает максимальную досягаемость деревьев при минимальных перемещениях машины по деляне [2]. Механизм поворота харвестерной головки позволяет расширить возможность захвата деревьев, особенно при выборочных рубках, а в сочетании с цилиндрами наклона головки облегчает работу с наклонными деревьями, а также работу на ветровальных и буреломных делянах [3].
Помимо классических харвестеров существуют решения на базе экскаваторов, когда на существующую машину монтируется харвестерная головка (рис. 2, 3). Данная комбинация обладает существенными преимуществами:
Рис. 2. Колесный харвестер Cat550
- низкие инвестиционные затраты: цена экскаватора-харвестера ниже примерно на 30-50% по сравнению с ценой на лесную машину;
- производительность экскаватора-харвестера сравнима с производительностью специализированной лесной машины;
- меньшие затраты, связанные с эксплуатацией и техническим обслуживанием по сравнению со специализированными харвестерами [6];
- высокая ликвидность на вторичном рынке: экскаватор легче продать.
Рис. 3. Гусеничный харвестер Volvo
Также давно всем известные преимущества экскаваторов:
- надежность и легкость в эксплуатации;
- универсальность (экскаватор-харвестер может эксплуатироваться круглый год, независимо от лесозаготовительного периода в качестве харвестера, процессора, погрузчика или обычного экскаватора).
Однако весь цикл лесосечных работ можно выполнить с помощью одной единицы техники - форвардера (рис. 4, 5). Это транспортное средство, используемое для лесозаготовительных работ [3]. Конструктивно форвардер представляет собой самоходную двухмодульную машину, состоящую из погрузочного манипулятора и грузовой тележки. Он выполняет весь комплекс лесозаготовительных работ: валку, очистку стволов деревьев от сучьев, раскряжевку хлыстов обрабатываемых деревьев, погрузку и транспортирование на погрузочный пункт верхнего склада, то есть объединяет в себе функции харвестера и форвардера [2].
Форвардер обладает хорошей маневренностью, относительной независимостью выполнения транспортной и погрузочно-разгрузочных операций от другой лесозаготовительной техники и исключением ручного труда. Объем транспортируемой древесины в виде сортиментов ограничивается грузоподъемностью форвардера [3, 5].
Рис. 4. Форвардер John Deere 1510E
Рис. 5. Форвардер John Deere 1910E
Форвардеры выполняются, как правило, по классической схеме многоосных высоко проходимых колесных машин с приводом на все колеса: с передними колесами боль-
шого диаметра и задними балансирными подвешенными ведущими колесами меньшего диаметра [2].
Рациональное распределение массы, приходящейся на четыре колеса одной полурамы у трехосного или четырехосного форвардера (вместо двух колес у двухосного), позволяет снизить удельное давление на грунт и повысить проходимость [3].
Применяют это специализированное средство, как правило, малые предприятия с небольшим объемом заготовок древесины, а также участки, где использование двух различных типов машин нецелесообразно. Возможно применение этого вида техники при расчистке дорожной полосы от леса [6].
Трелевочный трактор (скиддер) - транспортное средство, используемое для лесозаготовительных работ (рис. 6). В технологические задачи трелевочных тракторов входит сбор, доставка деревьев и хлыстов от места рубки до места промежуточного складирования. Транспортировка деревьев и хлыстов ведется волоком (методом частичной погрузки).
Трелевочный трактор используется в основном (в отличие от харвестера и форвардера) при хлыстовой заготовке леса, как правило, в паре с валочно-пакетирующей машиной (ВПМ), реже при работе вальщиков с бензопилами [5, 6].
В зависимости от используемых для сбора и фиксации поваленных деревьев механизмов, различают:
- чокерные, осуществляющие трелевку деревьев, срубленных вальщиками с бензопилами;
- безчокерные, трелевочные трактора, работающие в паре с валочно-пакетирующей машиной.
Рис. 6. Скиддер с захватом
В зависимости от типа ходовой части различают колесные и гусеничные трелевочные тракторы. Они отличаются компоновкой, позволяющей разместить на задней части рамы платформ захват (гидроманипулятор) для частичной погрузки (подвешивания) деревьев (хлыстов). Трелевочные тракторы оборудуются лебедками. Отличительной осо-
бенностью трелевочных тракторов является ходовая часть с большой опорной площадью, что снижает удельное давление на грунт [6].
В последние годы широкое распространение при очистке и подготовке различных площадей в нефтегазовой промышленности получили мульчеры.
Мульчер (англ. ши1сЬег - «лесной измельчитель») - оборудование, предназначенное для измельчения древесины, пней и кустарников на корню.
Рис. 7. Мульчер
Мульчер устанавливается на трактор, погрузчик, экскаватор. Рабочее устройство -тяжелый металлический (стальной) ротор с установленными на нем подвижными молотками или неподвижными резцами (рис. 7) [5]. В корпусе современного мульчера находится система, с помощью которой можно регулировать его пропускную способность и степень измельчения материала. Они, как правило, имеют рамку-толкатель, которая наклоняет и направляет падающие деревья по ходу движения трактора, что с одной стороны удобно в работе, а с другой - защищает кабину трактора.
Основные задачи, решаемые данным классом оборудования:
- очистка зон отчуждения ЛЭП, газопроводов и нефтепроводов;
- подготовка площадок под строительство;
- создание противопожарных полос в лесных массивах;
- уничтожение старых отслуживших садов;
- уход за лесными участками;
- расчистка лесосек от пней;
- расчистка заросших лесом полей в сельском хозяйстве [4].
Выбор оптимальных параметров оборудования и машин в целом, должен определяться прежде всего производительностью техники, которая оправдывала бы затраты на ее приобретение [7]. Именно стоимость продукции является сдерживающим фактором широкого распространения подобной техники. Так, цена новых харвестеров составляет в среднем 350 тыс. евро. Цена форвардера - 250 тыс. евро. Кроме того, к этим ценам следует добавить немалые таможенные пошлины и транспортные расходы. Учитывая дороговизну зарубежной техники, существует немалый спрос на подержанную технику. Например, 5-7-летний харвестер
можно купить примерно за 120-150 тыс. евро. По такой же цене можно приобрести и форвар-дер.
Рассматриваемые технологии позволяют механизировать труд по расчистке дорожной полосы от валки деревьев до их глубокой переработки. Применение такой техники и оборудования позволяет полностью устранить тяжелый ручной труд, повысить производительность труда, ликвидировать травматизм, значительно улучшить условия труда. Но использование данной техники в дорожной отрасли будет рациональным только на основе технико-экономических расчетов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Кондратюк Д. В., Пашков В. П. Лесной комбайн для заготовки сортиментов // Строительные и дорожные машины. 2013. № 4. С. 8-11.
2. Лесозаготовительная техника // Vertikalnet [Электронный ресурс]. URL: http://www.vertikalnet.ru/informatsija/articles/lesozagotovitelnaya_tehnika.php/. (дата обращения: 2 нояб. 2014 г.).
3. Лесотехника [Электронный ресурс]. URL: http://lesotehnika.com/. (дата обращения: 6 нояб. 2014 г.).
4. Мульчер - лесные мульчеры, измельчители травы, веток, дерева [Электронный ресурс] // World Lux Realty. URL: http://www.worldluxrealty.com/node/2876. (дата обращения: 18 нояб. 2014 г.).
5. Harves [Электронный ресурс]. URL: http://harves.ru/. (дата обращения: 2 нояб. 2014 г.).
6. John Deere [Электронный ресурс]. URL: https://www.deere.ru. (дата обращения: 4 нояб. 2014 г.).
7. Спивак О.Н. Влияние тенденций в мировой экономики на рынок строительной и дорожной техники в России и Иркутской области // Вестник ИрГТУ. 2010. № 5. С. 151— 156.
Информация об авторах
Волкова Елена Викторовна, кандидат географических наук, доцент кафедры автомобильных дорог, тел.: 89149275065, e-mail: [email protected]; Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Плюта Ксения Викторовна, студентка кафедры автомобильных дорог, тел.: 89041480883, e-mail: [email protected]; Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Information about the authors
Volkova E.V., candidate of geographical science, associate professor, Automobile Thoroughfares Department, tel.: 89149275065, e-mail: [email protected]; Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
Pliuta K.V., undergraduate, Automobile Thoroughfares Department, tel.: 89041480883, e-mail: [email protected]; Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
