Созданы для леса

Данная публикация является логическим развитием темы, начатой в одном из предыдущих номеров журнала (см. статью «Как выбирать лесозаготовительную технику», «ОС» № 7, 2004 г.). Технологические процессы лесосечных работ
по заготовке и транспортировке деревьев (хлыстов) или сортиментов связаны с использованием различных систем машин, поэтому определяющими факторами при выборе типа лесозаготовительных тракторов и машин (в том числе ходовой системы) являются метод заготовки древесины и природно-производственные условия.

Скиддер FMS

В мировой практике есть три подхода к развитию лесозаготовительной техники:

– создание принципиально новых специализированных тракторов и машин, способных выполнить одну или две главные операции в технологическом процессе лесозаготовок;

– создание принципиально новых универсальных тракторов и машин, способных одновременно или последовательно выполнять несколько технологических операций за счет реализации принципа модульного конструирования, что позволяет при относительно небольших затратах комбинировать единый энергетический модуль с различными технологическими модулями;

– оснащение хорошо освоенных серийным производством лесопромышленных, промышленных (бульдозеры, погрузчики) и сельскохозяйственных тракторов, экскаваторов и военных транспортеров разнообразным оборудованием с целью выполнения технологических операций по заготовке древесины при относительно небольших затратах.

Применение той или иной системы машин в лесозаготовительном производстве определяется в первую очередь объемами лесных ресурсов, природно-производственными условиями лесных зон, требованиями в области экологии для успешного проведения в последующем лесовосстановительных работ, а также соотношением видов собственности на лесные ресурсы.

Валочно-трелёвочная машина Valmet 882 KK

Процесс лесозаготовки состоит из нескольких видов работ – спиливания, повала, формирования пачки, обрезки сучьев, разделки на сортименты, а также операций по перемещению древесины (трелёвка, транспортировка), погрузке и разгрузке. Характер работ, выполняемых лесозаготовительными машинами опять же зависит от вида древесины. Обычно древесина вывозится в таких видах: дерево, хлыст или полухлыст (дерево без кроны), сортимент (бревно определенной длины), технологическая щепа. Анализ опыта лесозаготовок в различных регионах мира (Россия, США, Канада, Европа, Южная Америка, Юго-Восточная Азия) показывает, что вид вывозимой древесины выбирается, исходя из самых разных условий. Определяющим может быть характер рубки (сплошная или выборочная) либо концентрация лесозаготовок, размер лесозаготовительного участка и запасы древесины. При большой концентрации лесозаготовок предпочтительнее вывозка хлыстов или деревьев, при малой – вывозка сортиментов. Важное значение имеют и наличие нижних складов со стационарным оборудованием, состояние лесовозных дорог, расстояние перевозок, вид средств транспортировки древесины (автотранспорт, сплав и т. д.), а также требования потребителя к видам и характеристикам сырья.

Принципиальные технологические процессы на лесозаготовках и в России, и за рубежом остаются неизменными. Сейчас в России, США и Канаде, как и раньше, преобладают технологии с вывозом хлыстов или деревьев. В скандинавских странах предпочитают вывоз сортиментов. В других странах по необходимости применяют разные технологические процессы, а исходя из определенной технологии лесозаготовок выбирается направление совершенствования лесозаготовительной техники.

Валочно-пакетирующая машина Caterpillar 227

Началом механизации лесозаготовительных работ по вывозу деревьев или хлыстов с лесосеки следует считать 1970-е годы. До этого периода в России, США и Канаде вывоз древесины в основном осуществляли тракторами сельскохозяйственного и промышленного назначения.

На лесосеке заготовительные машины работают на бездорожье и при выполнении технологических операций взаимодействуют с деревьями и хлыстами. Учитывая всесезонную работу и специфические особенности эксплуатации, лесозаготовительные машины обычно изготавливают по специальным требованиям. К таким требованиям можно отнести, например, наличие специального лесотехнического оборудования, необходимого для выполнения технологических операций. Эти механизмы являются неотъемлемой частью конструкции всех лесозаготовительных машин. Вследствие этого лесозаготовительные тракторы и машины имеют повышенную удельную материалоемкость.

Все эти факторы также обусловливают специальную компоновочную схему лесозаготовительных тракторов и машин, главными особенностями которой являются наличие пространства для размещения технологического оборудования и груза, а также обеспечение оптимального распределения нагрузок на опорные органы при выполнении наиболее тяжелых технологических операций.

За рубежом ведущая роль в разработке и производстве лесозаготовительной техники принадлежит фирмам Timberjeck и Kochring Waterous (Канада), Rauma-Repola и Valmet (Финляндия), Clark, Drott, John Deere, Caterpillar и FMC (США).

Скиддер Koskums KL 860

Фирма Timberjeck провела большой объем работ по использованию колесных вездеходов на трелёвке леса, что послужило основанием для создания тягача рамной конструкции мощностью 147 кВт с использованием двухбарабанной лебедки. В дальнейшем для реализации программы по механизации лесозаготовительных работ фирма начала серийный выпуск специализированного трактора, в конструкции которого использована шарнирно-сочлененная рама. Выход на рынок с трактором такой конструкции принес фирме успех и позволил впоследствии создать лесозаготовительные машины 6К6 и 8К8 на базе многоосных колесных шасси. Кроме Timberjeck еще несколько финских фирм разработали и организовали производство комплексных машин для ведения работ в лесозаготовительном производстве по трем технологическим принципам: заготовка древесины целыми деревьями, хлыстами и сортиментами.

В отличие от скандинавских фирм североамериканские и канадские машиностроители придерживались принципа создания строго специализированных лесозаготовительных тракторов и машин (одно- и двухоперационного действия), оснащенных двигателями минимально необходимой мощности для выполнения технологических циклов лесозаготовительного производства.

Для повала деревьев и формирования пачки с целью последующей трелёвки были разработаны машины валочно-пакетирующего типа, созданные на базе колесных тракторных погрузчиков и гусеничных экскаваторов, оснащенных захватно-срезающими устройствами ножевого и дискового типов. Для вывоза пачек деревьев с лесосеки предлагалась большая номенклатура колесных трелёвочных тракторов, оснащенных тросочокерным оборудованием и захватами челюстного типа. Трелёвщики на гусеничном шасси применялись ограниченно и предназначались для эксплуатации в лесозаготовительном производстве с особо тяжелыми природно-производственными условиями.

Скиддер Caterpillar D5H

Фирма FMC (США) являлась единственным зарубежным производителем, который специализировался на выпуске специальных гусеничных лесозаготовительных тракторов. Тракторы имели основную компоновку гусеничного транспортера с передним расположением двигателя и задним расположением рабочего оборудования. Подвеска ходовой системы эластичная торсионная, отдельная на каждый опорный каток. Фирма создала две модели трелёвщиков FMC-220 и FT-180 – чокерного и бесчокерного типа.

Для фирмы Caterpillar недостаточные объемы выпуска тракторов фирмой FMC и увеличивающиеся объемы лесозаготовок в зонах с тяжелыми природно-производственными условиями эксплуатации послужили основанием для осуществления работ по модернизации гусеничных промышленных тракторов (бульдозеров) и экскаваторов для агрегатирования с лесотехнологическим оборудованием. Так появилось девять моделей трелёвочных тракторов, шесть из которых созданы на базе гусеничных бульдозеров (модели ДЗС, Д4С, Д4Н, Д5Н. Д6Н и Д7Н), и трех специальных колесных тракторов (модели 508, 518, 528). Кроме этого разработаны 13 моделей лесозаготовительных машин валочно-пакетирующего типа, созданных на базе специальных колесных тракторов (модели FB 508, FB 518), колесного погрузчика (модель 910), гусеничных промышленных тракторов-погрузчиков (модели 931В, 935С, 943 и 953) и экскаваторов на гусеничной базе (модели 205LC, 215LC, FB 217B, FB 219, FB 227). Фирма отказалась от использования срезающих устройств ножевого типа, заменив их пилами роторного типа. Пять моделей лесозаготовительных машин сучкорезно-раскряжёвочного типа создано на базе гусеничного экскаватора (модели FL200, DL215B, DL221, DL225 и 229). Продукция фирмы Caterpillar производилась на 32 предприятиях в разных странах мира, и объемы ее производства в 1988 году составили 488 млн. USD.

Валочно-пакетирующая машина Timberjeck 2628

Созданием и производством лесозаготовительной техники в скандинавских странах (Финляндия, Швеция и Норвегия) на начальном этапе было занято восемь фирм: Volvo BMAB, Kockums, Osa, Bruunett, Valmet, Norkar, Lokomo Forest, Terrateck. В 1970-е годы Rauma-Repola (Финляндия) приобретала акции основных финских и норвежских компаний и совместно с Valmet постепенно стала одной из ведущих фирм по производству лесозаготовительных машин для выборочной и сплошной рубки леса.

Этот период отмечен бурным ростом выпуска специализированной и универсальной лесозаготовительной техники с одновременной концентрацией промышленного производства. Наибольшее внимание было сосредоточено на создании машин для сортиментного метода заготовки древесины, объемы которого составили 98%. Такая ситуация была обусловлена несколькими причинами. Во-первых, большим объемом выборочных рубок леса. Во-вторых, недостаточным запасом древостоя лесосек. В-третьих, наличием большого числа частных владений и вследствие этого – большого числа делянок незначительной площади, что порождало дефицит площадей для хранения заготовленной древесины.

Самым существенным этапом механизации и совершенствования лесозаготовительного производства является создание многооперационных машин на базе многоосных колесных шасси. В компоновочной схеме этих машин сохранен принцип переднего расположения двигателя и следующей за ним кабины оператора на одноосном модуле, а на тандемной тележке шасси 6К6 расположился гидроманипулятор с закрепленным на нем валочно-сучкорезно-раскряжёвочным устройством цепного типа. Такая схема достаточно полно отвечает требованиям и видам лесозаготовительных работ, так как лесотехнологическое оборудование машины и предмет труда в виде дерева расположены в зоне максимальной обзорности оператора.

Важные изменения произошли в гидросистеме
навесного оборудования. Стали использовать комбинированные органы управления машиной и лесотехнологическим оборудованием с применением элементов автоматизации. Тракторы и машины оснастили комфортабельной шумо- и виброизолированной кабиной с удобным расположением систем управления и минимальными значениями уровня шума, вибрации.

Положительным оказалось сотрудничество фирмы Rauma-Repola с канадской компанией Timberjeck. Согласно договору, первая продавала свою продукцию в странах Северной Америки, вторая в свою очередь – в странах Европы. На мировом рынке доля продукции Rauma-Repola и Timberjeck составила 25%, на рынках северных стран Rauma-Repola захватила более 50%. Проводя соответствующие исследования, специалисты фирмы определили оптимальные типоразмеры для скандинавских стран по массо-мощностным параметрам машин с учетом крупномерного древостоя. Наиболее экономически выгодными оказались валочно-сучкорезно-раскряжёвочные машины (харвестеры) массой 12...15 т и машины для транспортировки сортиментов (форвардеры) массой 10 т.

Интересны данные, приведенные фирмой Rauma-Repola, по годовому выпуску лесозаготовительных машин на 1 м³ заготовленной древесины в развитых регионах мира, которые можно рассматривать как оценочный показатель производительности.

В странах Скандинавии и Северной Америки лесозаготовительных машин выпускали приблизительно одинаковое количество из расчета объема заготовленной древесины. По этому показателю в бывшем СССР количество выпускаемых лесозаготовительных машин было значительно выше, но отдача от них составила 15...20%. Причина этого, по мнению специалистов фирмы Rauma-Repola, – низкая часовая производительность труда и неэффективное использование техники на лесозаготовках. Об этом мы расскажем в очередной публикации.