Способы и средства выполнения лесосечных работ

Лекция 7

2.5.1. Способы выполнения лесосечных работ

Известны 4 способа выполнения лесосечных работ: ручной, механизированный, машинный и комбинированный.

Ручной способ характеризуется повсеместным использованием простейших инструментов (топора, двуручной или лучковой пилы). Производительность труда при этом зависит в большей степени от мускульной силы человека или животного (гужевая трелевка). Ручной способ крайне опасен для здоровья человека.

Механизированный способ характеризуется применением на наиболее трудоемких операциях (по перерезанию волокон древесины, по перемещению предмета труда) оборудования и инструментов, приводимых в действие от двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя.

Производительность труда при механизированном способе еще зависит от мускульной силы человека, однако для достижения высокого результата нужны знания, умения и навыки в использовании механизмов. Тем не менее, механизированный труд (с использованием бензопил, тракторов с канатно-чокерным оборудованием) является опасным.

Степень опасности определяется уровнем механизации труда (). Под уровнем механизации труда следует понимать отношение времени, в течение которого рабочий (рабочие) управляет механизмом () при выполнении какой-либо операции (или технологического процесса в целом) ко всему времени (Т), затрачиваемому на выполнение этой операции (или технологического процесса).

, (2.60)

где – число рабочих, занятых на обслуживании механизма; n – число рабочих, принимающих участие в выполнении операции.

Машинный способ характеризуется тем, что функции человека сводятся к переключению рычагов (либо других органов управления), а его мускульная сила не является решающим фактором в достижении уровня производительности труда. Последняя зависит от совершенства машины. Машинный способ до известной степени снижает риск получения травм, а в отдельных конструкциях машин исключается полностью.

Комбинированный способ выполнения работ характеризуется тем, что часть лесосечных работ выполняется вручную (например обрубка сучьев топором) и механизмами (валка, обрезка сучьев, раскряжевка бензопилами), а другая часть машинами (сбор сортиментов, их трелевка и выгрузка с помощью пакетировочно-трелевочных машин). Доли механизированного и машинного труда в общем объеме комбинированного способа лесосечных работ зависят от уровня заработной платы, стоимости машин и оборудования, способа рубок, принятого технологического процесса и других причин.

2.5.2. Классификация лесосечных машин

Машина (франц. machine) - устройство, выполняющее механические движения с целью преобразования энергии, материалов или информации. Различают машины рабочие, в т.ч. технологические, преобразующие форму, свойства (обрабатывающие*) или положение (переместительные^*) материалов (предмета труда^*). В отличие от стационарного и переносного оборудования лесосечные машины являются самоходными.

По типу шасси машины разделяются на колесные, гусеничные и шагающие (рис. 2.13).

В зависимости от числа выполняемых обрабатывающих либо переместительных операций (функций) различают одно и многооперационные машины. Наибольшее распространение как в нашей стране, так и за рубежом получили многооперационные машины.

По назначению (рис. 2.14) лесосечные машины разделяются на переместительные, обрабатывающие и комбинированные.

Среди однооперационных перместительных машин применяются трелевочные (ТМ), рис. 2.15, а и лесопогрузочные (ЛПМ), рис. 2.15, в машины. Наиболее развиты двухоперационные пакетировочно-трелевочные (ПТМ) машины (рис. 2.15, б). Оборудованные манипулятором ПТМ, кроме основных операций (пакетирование, трелевка) могут выполнять также сопутствующие (сортировка бревен, хлыстов) и вспомогательные (грузоподъемные) операции. В качестве пакетировочных (ПМ) машин могут использоваться ПТМ, работающие в режиме сбора пачки. Это может быть целесообразно в некоторых схемах освоения участков лесного фонда.

Рис. 2.13. Экспериментальный харвестер фирмы «Тимберджек»

на шагающем шасси

Рис. 2.14. Классификация лесосечных машин

Обрабатывающие машины доводят предмет труда (сваленные деревья) до готовой продукции. В зависимости от потребителя готовой продукцией могут быть хлысты, для их получения используются машины для очистки деревьев от сучьев – МОС), сортименты (сучкорезно-раскряжевочные машины – СРМ), пиломатериалы (лесопильные установки для продольной распиловки бревен – ЛПУ), щепа (дробильные машины – ДМ).

Комбинированные машины совмещают в себе переместительные и обрабатывающие функции. Они разделяются на машины для заготовки деревьев (МЗД) и лесозаготовительные комбаины (ЛЗК).

Продуктом машин для заготовки деревьев являются: сваленные у пня деревья (для валочных машин – ВМ); отделенные от пня и уложенные в пачки деревья (для валочно-пакетирующих машин – ВПМ); уложенные в формировочные устройства после валки и стрелеванные на лесопогрузочный пункт деревья (для валочно-трелевочных машин – ВТМ). МЗД выполняют одну обрабатывающую операцию – валку деревьев.

Валочные машины (ВМ) совмещают обрабатывающую (отделение дерева от пня) и переместительную (перемещение дерева из вертикального в горизонтальное положение) операции. Валочно-паке­тирующие машины (ВПМ) совмещают одну обрабатывающую (отделение дерева от пня) и одну переместительную (пакетирование) операции. Пакетирование выполняется одновременно с переводом дерева из вертикального в горизонтальное положение. ВПТМ совмещают одну обрабатывающую и две переместительные (пакетирование, трелевка) операции. В научно-технической литературе применительно к этим машинам прижился термин валочно-трелевочные машины (ВТМ). ВМ, ВПМ и ВТМ объединяются в одну группу машин для заготовки деревьев (МЗД).

Вторую группу комбинированных машин составляют так называемые комбайны (харвестеры, от английского слова harvester – жатвенная машина). Они сочетают в себе обрабатывающие и переместительные операции. По аналогии с сельскохозяйственными машинами лесозаготовительные комбайны (ЛЗК) – это машины для сбора лесного урожая. В эту группу входят валочно-сучкорезно-пакетирующие (ВСПМ), валочно-сучкорезно-треле­вочные (ВСТМ) и валочно-сучкорезно-раскряжевочно-пакети­рующие (ВСРПМ) машины. Конечным продуктом ВСПМ и ВСТМ являются хлысты, а ВСРПМ – сортименты.

По способу разработки лент комбинированные машины разделяются на фланговые и фронтальные. У фланговых машин велики холостые перемещения при переходе между лентами. Фланговые могут работать и без холостых перемещений, двигаясь по спирали или периметру делянки, однако это создает трудности для выполнения последующих после валки операций (сбора пачки и трелевки).

Если манипулятор не является грузонесущим, то с его помощью нельзя обрабатывать деревья, находящиеся спереди по ходу движения машины. В связи с этим, обрабатываемая лента находится сбоку, обычно слева (по ходу движения), а машины относятся к фланговому типу.

Если МЗД оборудована грузонесущим манипулятором, то она обрабатывает деревья, расположенные по фронту ее движения в зоне действия манипулятора. При этом после отделения от пня дерево переносится к месту пакетирования на земле, если нет ФУ (ЛП-19 Б).

Фронтальные машины могут двигаться по лесосеке челночным способом, значительно сокращая продолжительность переместительных операций по сравнению фланговыми.

ВСРМ сразу после валки может обрезать сучья с дерева и раскряжевывать хлыст с укладкой сортиментов в радиусе действия манипулятора, т.е. обрабатывать деревья слева, справа и спереди по ходу движения машины по ленте.

2.5.3. Принципы размещения технологического оборудования

лесозаготовительных машин

Создание машин для лесосечных работ исторически пережило ряд этапов, непосредственно связанных с развитием мирового машиностроения и, в частности, транспортного. Это прежде всего обусловлено тем, что лесосечные работы носят собирательный характер.

На начальном этапе создавались машины, копирующие в известной степени ручной либо механизированный труд. Для привода технологического оборудования использовался мотор самоходной машины (тягача), способной круглый год передвигаться в условиях лесного бездорожья. Такими машинами становились сельскохозяйственные тракторы или военные тягачи, обеспечивающие посредством прицепа перемещение чего-либо (плуга, сеялки, орудия и т.д.) (см. рис. 2.7, а). Размещение кабины обеспечивало ограниченную видимость трактористу спереди и сбоку. Переднее расположение технологического оборудования давало возможность валки дерева в сторону либо на себя. В противном случае сваленные деревья мешали продвижению вперед. Опытные образцы таких машин показали бесперспективность этого направления и необходимость реконструкции базовых тягачей и поиска новых баз.

На следующем этапе реконструируются сами тягачи. За счет изменения компоновки двигателя и кабины на их раме появляется место для размещения технологического оборудования, вначале трелевочного (см. рис. 2.15, а), а затем и для других операций.

Один из этапов связан с использованием экскаваторов с полноповоротной платформой и манипулятором, на который вместо ковша навешивалось захватно-срезающее устройство (ЗСУ) либо валочно-сучкорезно-раскряжевачная (харвесторная) головка, либо грейферный захват. Этот принцип до сих пор сохраняет актуальность (см. рис. 2.15, в, 2.16, г, д).

Развитие лесозаготовок требовало решения других задач, в частности снижения экологических последствий лесосечных работ, возможность машинной заготовки древесины при проведении постепенных и выборочных рубок, а также рубок промежуточного пользования. К машинам предъявляют такие требования как маневренность, незначительные габариты, экономичность и др.

Одно из направлений компоновки развивало идею создания многооперационных машин (рис. 2.16, 2.17). Так, на рис. 2.17, а представлена валочно-сучкорезно-трелевочная машина с раздельным размещением функциональных узлов. ЗСУ 7 расположено на манипуляторе с колонной в центре шасси. Справа от кабины имеется устройство для обрезки сучьев (УОС), а формировочное устройство 6 для удержания пачки хлыстов – в задней части рамы. Раздельное расположение ЗСУ и УОС позволяет совмещать операции валки деревьев и обрезки сучьев.

Рис. 2.15. Компоновка технологического оборудования переместительных машин: а – машина для трелевки пачек; б – машина для трелевки сортиментов (форвадер); в – лесопогрузочная машина на экскаваторной базе

Похожая компоновка на раме 1 колесного трактора имеет сучкорезно-раскряжевочная машина (рис. 2.17, в). Она имеет манипулятор с грейферным захватом и расположенное на поворотной платформе сучкорезно-раскряжевочное устройство с накопителем для сортиментов. Здесь также возможно совмещение операций захвата деревьев грейфером с процессом обрезки сучьев и раскряжевки. Зарубежные аналоги вместо грейферного захвата имеют ЗСУ и это уже ВСРМ (харвестор).

Рис. 2.16. Компоновка технологического оборудования

обрабатывающих машин: а, б, г – ВСРМ; в – ВСРТМ; д - ВПМ

Рис. 2.17. Компоновка технологического оборудования:

а – ВСТМ; б – ВСРМ; в - СРМ

С такими функциями на рис. 2.17, б представлена ВСРМ для рубок ухода на базе малогабаритного трактора 1. В ней нет манипулятора, но при помощи гидроуправляемых рычагов стойка 2 с сучкорезными ножами 3, протаскивающими роликами 4 и пилой 5 устанавливается к дереву и выполняет все операции для выработки круглых лесоматериалов.

Комбинированные лесосечные машины имеют механизм для отделения дерева от пня, который может располагаться на манипуляторе или смонтирован при помощи специальной подвески к раме базового трактора (рис. 2.17, б).

МЗД и ЛЗК цикличного действия с манипулятором, за счет его вылета могут обрабатывать с одной рабочей позиции несколько деревьев (рис. 2.17, а). Это значительно сокращает путь их движения при разработке лесосеки. Машины без манипулятора (рычажные) вынуждены подходить к каждому дереву. На режим работы машин большое влияние оказывает наличие или отсутствие формирующего устройства (ФУ).

МЗД, имеющие ФУ, могут работать в двух режимах: 1) валка-пакетирование (ВПМ); 2) валка-пакетирование-трелевка (ВПТМ). МЗД, оборудованные манипулятором, но без ФУ, работают в режиме валка-пакетирование (ВПМ) на земле (рис. 2.15, г). Объем пачек, формируемых такими машинами, зависит от вылета манипулятора и от запаса леса на 1 га. Для того, чтобы данные машины органически вписывались в технологический процесс, необходимо, чтобы вылет манипулятора ВПМ обеспечивал обработку с одной рабочей позиции такой площадки, объем леса на которой равнялся бы нагрузке на рейс трелевочной машины (рис. 2.15, а). В противном случае вместе с ВПМ должна работать пакетировочно-трелевочная машина.

Современный этап характерен модульными принципами компоновки лесосечных машин, при которых основная часть (энергетический модуль) размещается на отдельной раме, причем он не является противовесом сил, появляющихся в процессе обработки дерева (рис. 2.16, а, б). Манипулятор с технологическим оборудованием размещается на своей раме отдельно от кабины оператора (рис. 2.17, а) или же совместно с ней (рис. 2.16, б). Для работы на склонах конструируются основания с выравниваемой платформой (рис. 2.16, б, в).

На рис. 2.16, в представлен так называемый форвестор – машина, выполняющая весь технологический процесс лесосечных работ с доставкой сортиментов на лесопогрузочный пункт. В передней части шарнирно-сочлененной рамы размещаются двигатель и платформа с кабиной и манипулятором. Задняя часть представляет собой тележку для формирования пачки сортиментов.

* Уточнение автора

Дата добавления: 2014-01-05