Громадный плюс малой механизации

20.04.2018

Специалисты лесной отрасли знают, что самой экологически вредной операцией лесосечных работ является тракторная трелевка. Ущерб природе особо ощутим при выборочных рубках леса, включая рубки ухода. Для его снижения и были созданы средства малой механизации.

В Скандинавии на малообъемных рубках ухода применяются лесохозяйственные агрегаты, созданные на базе мотовездеходов. Фирмами Vimek и Skogma создан агрегат Minimaster 4WD, состоящий из мотовездехода с 4-тактным бензиновым двигателем (мощность 16 л. с., объем 480 см3, вариаторная трансмиссия) и 4-колесного прицепа грузоподьемностью 4000 кг (рис. 1). Его максимальная скорость движения – 30 км/ч. Тяговое усилие – 500 кг. Длина, высота и ширина вездехода – соответственно, 213×115×119 см.

Прицеп имеет раму однобалочной конструкции, на которой отдельными модулями установлены: 4-колесная балансирная тележка, коники, передняя ограждающая решетка, погрузочное устройство в виде крана или гидроманипулятора, прицепное устройство. Прицеп имеет длину и ширину 355×157 см, дорожный просвет – 550 мм.

Гидравлическая система прицепа приводится от вала отбора мощности мотовездехода. Мощность насоса составляет 15 л/мин. Рабочее давление – 140 бар. Гидросистема обеспечивает работу привода тележки и погрузочной установки. При отсутствии гидросистемы привод крана осуществляется механически. На колеса прицепа и вездехода устанавливаются шины 175×14 см высокой проходимости.

Валка и первичная обработка
всегда отделены от операции подтаскивания
Фирма Vimek на прицепе и заднем мосте вездехода применила сдвоенные колеса. Погрузочный кран представляет собой стойку коробчатого сечения с двухметровой консолью, поворачивающейся вручную. На конце консоли установлен блок для троса, который наматывается на лебедку. С помощью ручного двухрычажного захвата сортимент поднимается и укладывается в грузовой отсек. Управление лебедкой – дистанционное, с применением троса.
 Рис. 1. Лесохозяйственный агрегат Minimaster .jpg
  Рис. 2. Малая универсальная машина минитрактор OXEH.jpg

Мини-гидроманипулятор имеет захват сечением 0,15 м2. Радиус его действия составляет 2,3 м. Управление манипулятором клапанное, оно установлено за спинкой кресла водителя. Для устойчивости прицепа во время погрузочно-разгрузочных работ манипулятор оснащен гидравлическими опорами.

Для возможности работы в темное время суток рабочая зона освещается фарой, установленной на защитной дуге вездехода. Над спинкой кресла водителя установлена защитная дуга, впереди вездехода навешен «кенгурятник», позади – экран с защитной сеткой.

В настоящее время имеется большой выбор мотовездеходов (квадроциклов) для работы в лесных условиях. На мировом рынке представлены следующие производители: Polaris, Honda, Yamaha, Kawasaki, Suzuki, Artic Cat, Bombardier.

До последнего времени практически все вездеходы выпускались с колесной формулой 4×4. В ряде фирм, в частности Polaris, начат выпуск машин с ходовой системой 6×6. Отмечается трансформирование вездеходов в мини-тракторы. Устанавливаются капот над двигателем, грузовой кузов, однорядное сиденье для водителя и пассажира, дуги ограждения и т. д. На вездеходах, представляющих интерес для лесного хозяйства, установлены бензиновые 4-тактные одно- и двухцилиндровые двигатели с жидкостным охлаждением емкостью 480–680 см3. Вариаторная трансмиссия позволяет плавно изменять передаточное число в зависимости от частоты оборотов двигателя и нагрузки, что обеспечивает высокую приспособляемость машины к выполнению работ в сложных условиях леса. Тяговое усилие, развиваемое вездеходами, составляет 500–700 кг.

Мотовездеходы имеют следующие габариты: длина – 2,05–2,09 м, ширина – 1,15–1,17 м, высота – 1,19–1,21 м.
Их масса составляет 500–700 кг. Дорожный просвет – 275–285 мм.
Внутренний радиус поворота – 1,7–2,0 м.

ЛЕСНОЙ УНИВЕРСАЛ
Кроме мотовездеходов, при проведении первых приемов рубок ухода, удалении семенников в лесах последующего естественного возобновления, санитарных рубках и разработке буреломов наряду с традиционными средствами трелевки в странах Скандинавии применяют малые универсальные машины. Пример такой машины представлен на рис. 2. Управление ее движением осуществляется идущим впереди машины рабочим.

Среднегодовая продолжительность использования мини-машины составляет 150 дней. Около 60 % предприятий, эксплуатирующих эти машины, применяют метод заготовки леса, заключающийся в разработке части какого-либо участка с подтаскиванием в этот же рабочий день сортиментов к волоку и укладкой их в штабель. В 25 % случаев подтаскивание ведут лишь по окончании разработки всего участка (например, в буреломных насаждениях).

Порядок проведения первых приемов рубок с заготовкой леса комбинированным способом представлен на рис. 3. Достоинство комбинированного способа – в смене вида работ, выполняемых рабочим, использовании роликовой опоры при разделке деревьев у пня и выгрузке сортиментов у волока и постоянная завершенность технологических операций, выполняемых мини-машиной с поваленными деревьями.


Рис. 3. Порядок проведения рубок ухода с помощью малой универсальной машины.jpgРис. 3. Порядок проведения рубок ухода с помощью малой универсальной машины:
1 – рабочий, перемещаясь вдоль границы участка, заводит мини-машину в насаждения на глубину 20–40 м и разворачивает ее;
2 – мини-машину ставят у намеченного дерева, рабочий с помощью бензиномоторной пилы валит его и производит первичную обработку, используя в качестве опоры ролик стойки коника прицепа;
3 – мини-машину перемещают к следующему дереву и повторяют операцию 2;
4 – мини-машина подвозит пачку сортиментов к трелевочному волоку, пригодному для движения форвардера, сортименты с помощью ролика стойки выгружаются и укладываются в штабель.


В табл. 1 приведены средний объем подвозимых к волоку пачек и производительность на подтаскивании при заготовке сортиментов различными способами с использованием мини-машин. Сопоставление данных показывает, что комбинированный способ по производительности и среднему объему транспортируемой к волоку древесины выгодно отличается от сравниваемых вариантов.
Таблица 1..jpg

В табл. 2 представлены некоторые показатели для различных категорий работающих на заготовках тонкомерного леса способом, предполагающим разработку участка по частям с последующим подтаскиванием сортиментов в тот же день. Данные топливной экономичности и производительности показывают: с наибольшей эффективностью трудятся лесовладельцы.

Таблица 2..jpg

С целью повышения эффективности использования на многих предприятиях к каждой мини-машине прикрепляют 2 или 3 рабочих, систематически подменяющих друг друга на подтаскивании сортиментов. Однако практика показывает, что система в составе мини-машины и одного рабочего имеет бóльшую удельную производительность (табл. 3).

Таблица 3..jpg

В табл. 4 приведены показатели работы мини-машины при заготовке леса комбинированным и раздельным (валка и первичная обработка не совмещены по времени) способами. Значения распределения затрат времени, расхода топлива и производительности указывают на то, что заготовку мини-машиной целесообразней выполнять комбинированным способом.

Таблица 4..jpg

4-тактные двигатели мини-машины отличаются небольшим расходом топлива. Существенное влияние на этот показатель оказывает расстояние подтаскивания. Так, при расстоянии 100 м он составляет 0,4 л/м3, а при 500 м – 0,8 л/м3, то есть расход составляет 0,1 л/м3 на каждые 100 м. В перерасчете на 1 машино-час средний расход топлива составляет 0,85 л (максимальный – 1–1,5 л), на заготовленный кубометр древесины – 0,6 л.

В качестве дополнительного оборудования к мини-машине могут использоваться прицеп (колесный или на полозьях), лебедка для подтаскивания деревьев, цепи для прикрепления груза, опорные ролики, монтируемые на стойке прицепа.

Мини-машина «Железный конь» JH 125 PRO фирмы Jonsered имеет эксплуатационную массу 300 кг, грузоподъемность 500 кг, или 1 м3 древесины длиной 3–4 м. На нем установлен 4-тактный одноцилиндровый бензиновый двигатель с воздушным охлаждением Honda GX 140 (мощность 3,7 кВт (5 л. с.) при 3600 об./мин.). Машина имеет следующие габариты: длина с рычагом управления – 2900 мм (без рычага – 1600 мм), ширина – 1080 мм и высота – 1640 мм. Максимальная скорость перемещения – 5,3 км/ч. Гусеницы машины выполнены из сверхпрочных резиновых лент 380×2900 мм.

На мини-тракторе OXEH («Вол») установлен 2-цилиндровый двигатель Vanguard (мощность 16 л. с. с крутящим моментом 33 Нм при 2400 об./мин.). Эксплуатационная масса – 500 кг, рейсовая нагрузка при работе с прицепом – 1,5 м3 древесины. Рабочая скорость движения – 4 км/ч. Длина машины без рычага – 170 см, ширина – 115 см. Ширина гусеничной ленты – 40 см. Аналогичные технические данные имеют и другие мини-машины для трелевки древесины.

К недостаткам зарубежных моделей («Железный конь», «Голиаф» и «Вол») относятся не совсем удачное исполнение ручки штанги и рычага управления, невысокая скорость движения по ледяному и снежному покрову, повышенная нагрузка на переднюю часть при движении без груза, неудобное расположение точек смазки и большая масса прицепа.

ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ С ПЕРСПЕКТИВОЙ
Учитывая перечисленные недостатки, специалисты АО «Рыбинские моторы» совместно с учеными НИИ транспортного машиностроения еще в конце прошлого века разработали отечественную мини-машину. Ее компоновочное решение представлено на рис. 4. Отечественное средство малой механизации выполнено с возможностью обеспечения управления им как с земли, так и с удобного сиденья (рис. 5)

Рис. 4. Компоновка малой универсальной машины.jpgРис. 4. Компоновка малой универсальной машины:

1 – рама; 2 – двигатель;
3 – клиноременный вариатор;
4 – коробка передач;
5 – водило; 6 – фара-искатель;
7 – лебедка; 8 – ограждение;
9 – откидное сиденье;
10 – коник;11 – упоры;
12 – труба поперечная;
13 – ходовая часть;
14 – воздухоочиститель



Схема управления малой универсальной лесной машиной.jpg








Рис. 5. Схема управления малой универсальной лесной машиной:

а – с земли; б – с сиденья на раме

Для универсализации разработанной мини-машины возможен выпуск шлейфа машин и орудий. В его состав включаются полуприцепы для перевозки самой машины, сортиментов длиной до 6 м, различных грузов и модулей с оборудованием, в том числе манипуляторов, мини-экскаватора и т. п. Для агрегатирования мини-машин с лесохозяйственными машинами и орудиями созданы навесная система и гидропривод с выносным гидромотором для привода рабочих органов.
Таблица 5..jpg

В результате организации серийного производства российской малой универсальной лесной машины и шлейфа агрегатируемого с ней технологического оборудования наше лесное хозяйство может получить простое надежное средство, позволяющие механизировать операции по уходу за лесом, лесовосстановлению и защите леса от пожаров. Данная машина по универсальности использования может превосходить зарубежные аналоги.

Владимир Валяжонков, к. т. н., доцент
Игорь Григорьев, д. т. н., профессор
Ольга Григорьева, к. с.-х. н., доцент
Мария Дмитриева, аспирант

Актуальные темы свежего номера
Лесные ресурсы
Технологии лесозаготовок
Инфраструктура