Российское лесное машиностроение - перспективы есть!

11.01.2018

В России есть две извечные беды и два общеизвестных для образованных людей вопроса. Попробуем применить эти вопросы к ситуации, сложившейся к настоящему времени в отечественном лесном машиностроении. Спелые доступные насаждения в эксплуатационных лесах во многом вырублены, в результате плечо вывозки постоянно растет. 

На ряде лесозаготовительных предприятий Сибири оно уже превысило 250 км. Это, в свою очередь, поднимает себестоимость заготовляемой древесины и снижает рентабельность лесозаготовок. Могут ли отечественная лесная наука и опытно-конструкторские работы в лесном машиностроении в краткосрочной перспективе решить актуальные проблемы лесозаготовителей?

ПРИЧИНЫ КРАХА

Последовавший за крахом СССР развал крупных лесопромышленных предприятий на множество мелких, их захваты и перезахваты лишили отечественные предприятия лесного машиностроения подавляющего большинства потребителей их продукции. В те годы владельцы лесных предприятий хорошо осознавали, что «ничто не вечно под луной» – сегодня ты владелец, а завтра уже нет. Поэтому практически никто не строил долгосрочных планов развития предприятий, не озадачивался проблемой обновления машинного парка. Стремились больше и быстрее урвать, используя оставшиеся со времен СССР машины и оборудование. Впрочем, так обстояли дела не только в лесном секторе экономики.

Превратившись в акционерные общества, лишившись государственных заказов и заказов машиностроительных предприятий, прекратили свое существование отраслевые НИИ и КБ. Многих, как, например, ЦНИИ Лесосплава, теперь просто не существует в природе, а оставшиеся являются, в принципе, «призраками» известных в прошлом брендов. А именно: вывеска на бланках и печати есть, а вот зданий, оборудования и кадров, не считая нескольких научных пенсионеров и пробивного директора, нет.

Сегодня заготовка древесины в России выполняется пилами и машинами импортного производства. Мощностей для производства этого оборудования в России практически нет. В «ноу-хау» конструирования и производства современной лесозаготовительной техники мы отстали катастрофически.

Магистральные направления научно-технического прогресса в лесозаготовительном производстве были сформулированы д. т. н., профессором Г. М. Анисимовым. Он рассмотрел научно-технический прогресс как единое, взаимообусловленное, поступательное развитие науки и техники отрасли или подотрасли, которое является основой социального прогресса, базируется на науке и технике, взаимно стимулирующих и ускоряющих развитие друг друга. Научно-технический прогресс любой отрасли определяется прогрессивностью технологии производств, техническим уровнем применяемых машин и оборудования, оптимальностью организационно-технологических мероприятий.

Процессор импульсного типа, по сравнению с вальцевым, не требует постоянной проверки и перенастройки

В развитых отраслях машиностроения, например, в оборонной, разработаны научно обоснованные системы прогнозирования: технологии производства, технического уровня и потенциальных свойств разработок или объектов, поиска прогрессивных технических решений. Существует общая теория прогнозирования, предусматривающая три разновидности прогнозов: кратковременный, среднесрочный и долгосрочный, в которых рассматриваются тенденции развития и предполагаемое будущее состояние объекта прогнозирования на периоды соответственно 5–10, 10–15 и 15–25 лет. В лесной промышленности отсутствие четкой технической политики, разработанных и узаконенных концепций развития подотраслей привело к стагнации, технической и экономической зависимости от иностранных производителей.

Не разработаны показатели оценки технического уровня лесных машин, аналогичные существующим, например, в сельскохозяйственном машиностроении, значения которых утверждены отраслевыми стандартами. В лесозаготовительной промышленности необходимо прогнозирование: этапов разработки и внедрения прогрессивных технологий, типов и систем машин, применяемых технических и конструкторских решений, их параметров и потенциальных свойств.

ЧТО ДЕЛАТЬ?

Приведем цитату из трудов профессора  Г. М. Анисмова: «Научно-технический прогресс лесозаготовительной промышленности должен быть направлен на поиск принципиально новых технических решений, компоновочных схем отдельных машин и систем машин в целом, способных в перспективе обеспечить технологический прорыв на лесосечных работах, который возможен при наличии гибкой технологии, позволяющей техноруку лесопункта изменять технологию работ, обеспечивая эффективность производства с максимальным использованием фитомассы дерева».

То есть в настоящее время, в условиях известных экономических трудностей, необходимо разработать реальную концепцию создания отечественного лесозаготовительного машинного комплекса, которую можно без значительных временных и финансовых затрат воплотить в жизнь.

При этом следует учитывать, что немногочисленная продукция отечественного лесного машиностроения не отличается высоким качеством, а стоимость единичных форвардеров и харвестеров отечественного производства, в связи с высоким процентом импортных комплектующих, сравнима с зарубежными аналогами. Гусеничные трелевочные тракторы отечественного производства также зарекомендовали себя как машины с крайне низкой степенью надежности.

Несоответствие цены и качества машин отечественного производства для сортиментной технологии и крайне низкое качество гусеничных машин – не единственные причины, снижающие объемы продаж

Все импортные производители предлагают лесозаготовительным предприятиям готовое решение в виде комплекса машин под требуемый вид трелюемых лесоматериалов (деревья, хлысты или сортименты). А вот отечественный производитель «Четра» предлагает комплекс только для скандинавской сортиментной технологии.

Валочно-трелевочные машины на сегодняшний день не выпускаются. Валочно-пакетирующие машины (ВПМ) в России предлагают два производителя. Для применения отечественных валочно-пакетирующих машин нет предложения от отечественных машиностроителей на комплект ВПМ + трелевочный с пачковым захватом (скиддер). Применение бесчокерного трелевочного трактора с манипулятором совместно с ВПМ не обеспечивает требуемую производительность трелевки, так как время на набор пачки потребуется значительно большее, по сравнению с трактором с пачковым захватом. Соответственно, рабочая функция ВПМ по формированию пачек используется не полностью, а это значит, что конструкция машины, обеспечивающая перенос дерева в вертикальном положении и формирование пачек деревьев, не работает на 100 % и финансы, вложенные лесозаготовителем в нее, не используются максимально эффективно.

Неопределенность технической политики в отрасли затрудняет разработку конкурентоспособных отечественных лесных машин

Есть предложения от небольших, малоизвестных производителей по гусеничным трелевочным тракторам с пачковым захватом, но серьезные лесозаготовители предпочитают проверенную продукцию. К тому же гусеничный трелевочный трактор, особенно с механической коробкой передач, значительно проигрывает колесному скиддеру в производительности из-за низких скоростей передвижения. Как следствие всего вышеизложенного, объем продаж ВПМ отечественного производства стремится к нулю.

Но некомплектность отечественных лесозаготовительных комплексов и низкая надежность не завершают список проблем. Отечественные лесные машины, по отзывам лесозаготовителей, имеют низкий уровень сервисного – как гарантийного, так и послегарантийного – обслуживания, а низкая стоимость запасных частей теряет свое значение из-за частых неисправностей. И это тоже еще не все:

• малообъемные лесосеки требуют частой перевозки техники;

• для перевозки ВПМ весом 24 тонны требуется соответствующий по грузоподъемности трал и седельный тягач; перевозка при этом осложняется не только весом и бездорожьем, но и габаритами ВПМ, требующими оформления пропусков для движения по дорогам общего пользования;

• балансирная подвеска отечественных ВПМ не позволяет использовать гусеницы шире 650 мм, что ограничивает применение на лесосеках с почвогрунтами с низкой несущей способностью;

• при вывозке сортиментами требуется наличие процессора на верхнем складе.

То есть на данный момент у лесозаготовителей причин покупать отечественную лесозаготовительную технику гораздо меньше, чем не делать этого.

Применение технологии с получением сортиментов на лесосеке имеет свои сложности. Высокая стоимость комплекса должна быть компенсирована надежностью и производительностью работы, но все это на практике оказывается труднодостижимым.

Чтобы техника работала без поломок, надо обеспечить высокий уровень сервиса и высокую профессиональную подготовку операторов машин, а это возможно далеко не всегда.

Особенности работы механизма протяжки харвестерных головок требуют регулярной настройки при изменении погоды и механических характеристик деревьев (смена породного состава, условий произрастания). Высокая надежность отдельных машин не обеспечивает высокого коэффициента технической готовности (КТГ) комплекса. Так, при поломке харвестера форвардеру нечего трелевать. При поломке форвардера в зимний период харвестр не может работать «впрок», так как велика вероятность потери сортиментов под слоем выпавшего снега.

Для отечественных лесозаготовительных комплексов, как и для бывших в употреблении импортных, это превращается в реальную проблему. Высокая стоимость сервисного обслуживания, дороговизна запасных частей, задержки с их поставками – далеко не полный список проблем владельцев лесозаготовительных машин.

РЕШЕНИЕ ЕСТЬ!

Вышеприведенные факты позволяют утверждать следующее:

• для эффективной работы ВПМ нужен трелевочный трактор с пачковым захватом;

• для применения выпускаемых бесчокерных трелевочных тракторов требуется ручная валка или создание новой, широкозахватной валочной машины;

• для технологии с трелевкой хлыстов или деревьев (при вывозке сортиментов) нужно обеспечить наличие процессора на верхнем складе;

• нужно предусмотреть решение вопроса транспортировки техники между лесосеками с минимальными затратами;

• надо найти возможность повысить КТГ комплекса.

Создать указанную валочную машину наиболее целесообразно на базе серийно выпускаемых гусеничных экскаваторов, это должно обеспечить повышение надежности и доступность запчастей и сервиса. Такая компоновка обладает следующими преимуществами:

• низкие инвестиционные затраты – цена экскаватора ниже примерно на 30–50 % по сравнению с ценой лесной машины;

• экскаватор, используемый как валочная машина, по производительности сравним с валочной машиной на специализированной базе;

• меньшие затраты, связанные с эксплуатацией и техническим обслуживанием, по сравнению со специализированными машинами;

• экскаватор легче продать; он сохраняет высокую остаточную стоимость даже по прошествии нескольких лет эксплуатации;

• экскаваторы предназначены для работы в тяжелых условиях, поэтому имеют более длительный срок эксплуатации. Режим работы экскаватора – валочной машины более щадящий, чем режим экскаватора при копании;

• отсутствие простоя в работе. Экскаватор как валочная машина может эксплуатироваться круглый год, независимо от продолжительности периода заготовки древесины; помимо основной задачи, при смене технологического оборудования, он может использоваться в качестве: процессора – для обрезки сучьев и раскряжевки на верхнем складе; погрузчика – при установке на него грейферного захвата; обычного экскаватора – для строительных и других работ;

• экскаваторные лесозаготовительные машины могут успешно применяться и для проведения лесовосстановительных работ. Например, в качестве комбинированных машин для одновременной подготовки почвы и посева либо посадки. Технологическое оборудование для этого, как и захватно-срезающее устройство, также навешивается на стрелу экскаватора. Манипулируя стрелой, оператор может высадить в радиусе 6–10 м около 500 и более саженцев с закрытой корневой системой за один час;

• меньше передвижений в лесу – платформа экскаватора может поворачиваться на 360 градусов, позволяя оператору заготавливать лес вокруг машины;

• стрела экскаватора – валочной машины все время двигается вместе с кабиной, сохраняя хороший обзор рабочей зоны в течение всей работы.

Захватно-срезающее устройство (ЗСУ) направленной валки не потребует от экскаватора наличия двигателя большой мощности и грузоподъемности рабочего оборудования, обеспечивающего подъем и перенос всего дерева. Проблема работы на грунтах с низкой несущей способностью решается наличием у гусеничных экскаваторов ходовой части с увеличенной длиной для разработки торфяников и шириной гусеницы 900 мм.

Такой процессор, по сравнению с вальцовым, имеет несколько меньшую производительность, зато не требует постоянной поверки и перенастройки

photo_2018-01-10_15-46-21.jpgСнижение требуемой грузоподъемности позволяет использовать базовую машину меньшей массы с двигателем меньшей мощности, а это даст снижение стоимости, уменьшение удельного расхода топлива и более удобную транспортировку.

Более низкая стоимость бесчокерных трелевочных тракторов отечественного производства компенсирует более низкую производительность и надежность (стоимость 1 скиддера примерно равна стоимости 5–6 бесчокерных трелевочных тракторов на базе отечественных машин «Онежец 400»).

Транспортная скорость тракторов дает возможность перебазировки своим ходом на расстояния до 30 км. Если укомплектовать такой лесозаготовительный комплекс тралами-при-цепами, то можно транспортировать валочную машину и процессор при помощи обычного лесовоза. Для процессора может быть использована та же база, что и для валочной машины.

Подобный имидж отечественного лесного машиностроения может и должен остаться в прошлом, ведь мы способны производить действительно достойную технику

УСПЕТЬ ЗА ТРИ ГОДА!

Кроме создания отечественного лесозаготовительного комплекса, необходимо разработать и отработать на практике несколько вариантов технологий ведения лесозаготовительных работ данным комплексом.

Решить указанную задачу в рамках научной школы «Инновационные разработки в области лесозаготовительной промышленности и лесного хозяйства» возможно за 3 года. Первый год – разработка и испытание ЗСУ. Второй год – создание рабочего оборудования, адаптированного к данному комплексу, для базового шасси Онежского тракторного завода «Онежец 400».

Третий год – отработка технологий применения при разных природно-производственных условиях ведения лесозаготовительных работ (лето, зима, почвогрунт, таксационные характеристики лесосечного фонда) и, что немаловажно, поиск решения по транспортировке.

В итоге возможно достаточно быстро решить задачу импортозамещения: валочная машина – на базе продукции, например, «Тверского экскаваторного завода» или фирмы «Лестехком» (в зависимости от предполагаемых условий работы), трелевочный трактор – на базе «Онежца 400».

В дальнейшем требуется разработка процессора импульсного типа на экскаваторной базе. Погрузочное оборудование на экскаваторы известно. Согласно расчетам, общий бюджет проекта составляет менее 50 млн руб. В результате, компания, готовая подключиться к реализации проекта, может через 3 года стать отечественным производителем полного комплекса машин.

ЭФФЕКТИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. БЕЗ СКАНДИНАВОВ

Предполагается следующая технология работы комплекса. Валка осуществляется гусеничным экскаватором весом более 16 тонн с ЗСУ направленной валки (рис. 1). Валочная машина движется параллельно волоку на расстоянии 7 м от оси волока с одной, а затем с другой стороны. Деревья валятся под углом к волоку, а комель укладывается на его край. При этом ширина пасеки составит около 28 м (рис. 2).

 photo_2018-01-10_15-51-44.jpg   Рис. 1. Валка деревьев экскаватором с ЗСУ  направленной валки
 photo_2018-01-10_15-55-16.jpg     Рис. 2. Схема разработки пасеки экскаватором с ЗСУ  направленной   валки

Для трелевки может применяться как бесчокерный трелевочный трактор с манипулятором и кониковым зажимным устройством, так и трелевочный трактор с кониковым зажимным устройством увеличенного объема без манипулятора. В этом случае погрузка будет производиться на трелевочный трактор тем же гусеничным экскаватором, то есть можно применять машины с ЗСУ направленной валки в режиме погрузки (рис. 3).

 photo_2018-01-10_16-00-16.jpg  photo_2018-01-10_16-00-11.jpg

Рис. 3. Загрузка трелевочного трактора без гидроманипулятора экскаватором с ЗСУ направленной валки

На верхнем складе деревья обрабатываются процессором. Есть также вариант использования на верхнем складе делимбера и последующей раскряжевки бензиномоторными пилами. Возможна предварительная обрезка сучьев перед погрузкой на трелевочный трактор бензиномоторными пилами с последующей укладкой сучьев на волок для его укрепления.

Для создания комплекса можно использовать и колесный трелевочный трактор, который, например, может производить по заявке компания «Альфа-техник» (г. Орел) на базе выпускаемого этой компанией сельскохозяйственного колесного трактора ОрТЗ-150К.

Предполагаемые параметры валочной машины с ЗСУ направленной валки: диаметр спиливаемых деревьев – до 0,65 м, производительность валки при среднем объеме хлыста 0,4 м3 – 28 м3/ч, производительность на загрузке трелевочного трактора – 7 м3 за 4 минуты.

Параметры колесного трелевочного трактора: объем трелюемой пачки (за комли) – 7 м3, производительность трелевки – 21 м3/ч при среднем расстоянии трелевки 300 м.

Параметры гусеничного трелевочного трактора: объем трелюемой пачки (за комли) 11 м3, производительность трелевки 22 м3 в час, при среднем расстоянии трелевки 300 м.

Если валка и загрузка трелевочного трактора осуществляется одной машиной, то производительность комплекса из двух машин с циклом валка + трелевка на верхний склад при вышеуказанных условиях составит 20 м3/ч.

Игорь Григорьев

д. т. н., профессор

каф. Природообустройство 

ЯГСХА

Алексей Чураков к. т. н.

Актуальные темы свежего номера
Инфраструктура
Лес и закон
События