Большинство технологических процессов лесозаготовительных работ основано на применении систем машин, классификация которых определяется по виду получаемой продукции, перечню и последовательности операций, технологическим, эксплуатационным и нагрузочным режимам, параметрам машин и лесотехнологического оборудования, а также их энергоемкости и материалоемкости.

Все параметры лесных тракторов и машин, входящих в систему, можно разделить на две группы: оказывающие и не оказывающие влияние на работу смежных машин. Так, например, несоответствие объема пачки древесины, формируемой валочно-пакетирующей машиной, рейсовой нагрузке трактора с клещевым захватом снижает эффективность последнего, а следовательно, системы в целом. Необходимо учитывать и уровень соответствия техники природно-производственным условиям заготовки древесины, т. е. машины и тракторы, входящие в одну систему, должны иметь одинаковую область применения, а параметры, их определяющие, – соответствующие взаимоувязанные значения. Одними из основных типообразующих факторов являются крупномерность деревьев (диаметр, объем, длина) и рельеф покрытых лесом площадей.

Варьирование в широком диапазоне характеристик предмета труда (дерева) даже в пределах сравнительно небольшой территории лесонасаждений создает определенные трудности при определении параметров лесотехнологического оборудования и трактора (машины) в целом.

Применяемые в настоящее время в лесозаготовительном производстве специализированные лесные тракторы предлагаются двух типов: чокерные – с тросочокерным оборудованием и бесчокерные – с гидроманипулятором и кониковым зажимным устройством или с клещевым захватом. Преимуществом тракторов чокерного типа перед бесчокерными является лучшая проходимость на трудных по почвенно-грунтовым условиям и крутизне склонов участках лесосеки. К достоинствам лесотехнологического оборудования, состоящего из манипулятора и коникового зажимного устройства, относится возможность подбора отдельных деревьев на лесосеке, регулирования объема пачки по условиям проходимости трактора и полное отсутствие ручного труда.

Применение оборудования, состоящего из клещевого захвата, предусматривает трелевку пачек деревьев, подготовленных валочно-пакетирующей машиной. Достоинство такого способа трелевки – захват и погрузка на трактор сразу целой пачки, это значительно сокращает затраты времени на погрузочную операцию, увеличивает время использования на транспортных работах, а следовательно, производительность. Но в этом случае предъявляются дополнительные требования к валочно-пакетирующей машине при формировании пачки деревьев – она должна быть хорошо сформирована по ширине и регулироваться по максимальному размеру раскрытия клещей захвата, располагаться в удобном для подъезда трактора месте и обеспечивать его полную загрузку. К недостаткам следует отнести то, что клещевой захват удален от центра масс трактора, поэтому при движении трактора неблагоприятно распределяется нагрузка на ходовую часть трактора, ухудшается его управляемость и до 30% снижается рейсовая нагрузка по сравнению с использованием тросочокерного оборудования.

Анализ номенклатуры лесных тракторов (скиддеров), предлагаемых потребителю зарубежными фирмами и предприятиями стран СНГ за последний 5-летний период, показывает, что на международном рынке предлагалось 66 моделей тракторов, в том числе 15 моделей на гусеничном шасси (22,7%), и 51 модель (77,3%) на колесном. Тракторы на гусеничном шасси в основном представлены моделями российского производства (73,3%). Тракторы на колесном шасси, созданные на базе колесной модификации трактора К-702 для лесозаготовок, востребованы ограниченно. Отечественный специализированный трактор колесный ТЛК4 разработан в 1990 г. Онежским тракторным заводом, и в течение длительного времени несколько образцов эксплуатировались на лесозаготовках в Архангельской области, где, по отзывам лесозаготовителей, показали себя достаточно эффективными в сравнении с зарубежными аналогами фирмы Timberjack. Производство ТЛК4, как и другой колесной техники, не получило развития на отечественных предприятиях из-за потребительского отношения бизнеса к состоянию дел в лесозаготовительной отрасли и отсутствия конструктивной технической политики госструктур в этом сегменте тракторостроения и лесного машиностроения.

Анализ номенклатуры колесных скиддеров для трелевки древесины, предлагаемых зарубежными фирмами и предприятиями стран СНГ за рассматриваемый период, показывает, что на международном рынке предлагалась 51 модель, в том числе чокерного типа – 19 моделей и бесчокерного типа – 32 модели.

Систематизация номенклатуры колесных скиддеров и оценка их основных параметров позволяют выявить количественные и качественные характеристики распределения массомощностных параметров по классам типизированного ряда скиддеров, определить оптимальные параметры удельных показателей по материалоемкости, энергонасыщенности и нагрузочным режимам.

Распределение колесных скиддеров по типизированным классам (по массе) выглядит следующим образом:
• скиддеры легкого класса (масса 5–10 т) представлены на рынке 8 моделями, в том числе чокерного типа – 7 и бесчокерного типа – 1 модель для трелевки пачек древесины объемом от 4 до 8 м³;
• скиддеры среднего класса (масса 10–15 т) представлены на рынке 25 моделями, в том числе чокерного типа – 12 и бесчокерного типа – 13 моделей для трелевки пачек древесины объемом от 4,5 до 8 м³;
• скиддеры тяжелого класса (масса свыше 15 т) представлены на рынке 18 моделями, в том числе чокерного типа – нет, бесчокерного типа – 18 моделей для трелевки пачек древесины объемом от 6,5 до 18,5 м³.

Основными производителями колесных скиддеров являются зарубежные фирмы (42 модели). Предприятия СНГ предлагают 9 моделей, из них 2 модели российские. Номенклатура и основные технические параметры скиддеров представлены в таблице.

Оценивая данные, приведенные в таблице, можно отметить, что американские и канадская фирмы предлагают 27 моделей скиддеров только в среднем и тяжелом классах. Отмечается, что помимо классической схемы шасси 4К4 фирмы HSM и Tigercat предусматривают в модельном ряду скиддеры с шасси 6К6 (6 моделей) и 8К8 (3 модели).

Предприятия Белоруссии и Украины предлагают скиддеры в легком и среднем классах. Российские предприятия выпускают ограниченное число моделей колесных скиддеров (3,9% от общего количества) только в тяжелом классе, и это ограничивает их использование в лесозаготовительном производстве и лесном хозяйстве. Просматривается необходимость создания и производства специализированных колесных скиддеров для формирования типоразмерного ряда легкого, среднего и тяжелого классов.

Удельные показатели колесных скиддеров по классам типизированного ряда характеризуются следующими значениями:
• по уровню удельной материалоемкости изменяются в диапазоне 0,83–0,13 т/кВт;
• по уровню энергонасыщенности изменяются в диапазоне 6,146–12,03 кВт/т;
• по среднему уровню отношения массы скиддера к объему трелюемой древесины изменяются в диапазоне 0,136–2,14 т/м³;
• по среднему уровню отношения мощности двигателя к объему трелюемой древесины изменяются в диапазоне 15,71–17,82 кВт/м³.

Минимальное значение удельного показателя материалоемкости и повышенное значение показателя энергонасыщенности отмечено для скиддеров Tigercat, максимальное значение – для скиддеров Caterpillar, а минимальное значение показателя энергонасыщенности – для скиддеров Минского тракторного завода.

Производитель	Число моделей (чокерные/ бесчокерные)	Диапазон массы, т	Диапазон мощности, кВт	Диапазон объема пачки, м3
John Deere (США)	12 (4/ 8)	10,35–17,844	87–167	4,5–9,0
Caterpillar (США)	3 (–/ 3)	17,7–19,2	136–163	7,0–11,0
Timber Pro (США)	3 (–/ 3)	24,0–27,5	192–220	14,5–18,5
Prentis (США)	2 (–/ 2)	15,0–15,9	140	7,0–8,0
Tigercat (Канада)	7 (1/ 6)	11,8–20,85	142–180	7,5–18,5
HSM (Германия)	9 (4/ 5)	7,6–14,4	85–136	5,0–9,0
ZTS (Словакия)	6 (4/ 2)	4,9–11	52–114	4,0–7,0
РУП «МТЗ» (Белоруссия)	3 (2/ 1)	5,0–12,0	60–77	4,0–6,0
ОАО «Амкодор» (Белоруссия)	2 (2/ –)	12,0–14,0	109	6,0–7,0
ЗАТ «Радомышльский машиностроительный завод» (Украина)	2 (1/ 1)	10,4–12,0	130	6,7–7,0
ЗАО «Петербургский тракторный завод» (Россия)	1 (–/ 1)	19,0	184	7,0
ООО «Техстроймаш» (Россия)	1 (–/ 1)	16,7	173	6,5

Оценивая нагрузочные режимы колесного скиддера по объему пачки древесины, формируемой для трелевки с учетом крупномерности древостоя и природно-производственных условий лесозаготовок, главным фактором, влияющим на эксплуатационные процессы, следует считать параметры дерева – диаметр и средний объем. Древостой при среднем объеме ствола до 0,39 м

³

принят за мелкий, от 0,4 до 0,65 м

³

– за средний, более 0,65 м

³

– за крупный. Опыт эксплуатации скиддеров с тросочокерным оборудованием и клещевым захватом показывает, что максимальное число деревьев, формирующих пачку при ручной валке и валочно-пакетирующими машинами, составляет порядка 10 шт. Тогда средний объем пачки по объемным группам может составлять: для мелкого древостоя – 4 м

³

, для среднего – 7 и для крупного – 11 м

³

. Для таких объемов пачки древесины средние расчетные значения массы скиддера и мощности двигателя с учетом средних удельных показателей должны составлять:
• для скиддера легкого класса масса – 7 т (диапазон 5,44–8,56 т), мощность двигателя – 63,5 кВт (диапазон 55,32–71,7 кВт);
• для скиддера среднего класса масса – 12,25 т (диапазон 9,5–15 т), мощность двигателя – 117,3 кВт (диапазон 110–124,7 кВт);
• для скиддера тяжелого класса масса – 19,25 т (диапазон 15–23,5 т), мощность двигателя – 184,4 кВт (диапазон 172,8–196 кВт).

Анализируя полученные значения, можно отметить, что в группе скиддеров легкого класса для России востребована модель LKT-81T фирмы ZTS (масса – 7,2 т, мощность двигателя – 75 кВт), среднего класса – модель John Deere 648Н (масса – 14,8 т, мощность двигателя – 138 кВт), тяжелого класса – модель John Deere 748Н (масса – 17 т, мощность двигателя – 151 кВт) и модель Tigercat С-630 (масса – 17 т, мощность двигателя – 180 кВт).

Ведущие позиции на рынке колесных скиддеров удерживают John Deere и Tigercat, которые определяют технический уровень и политику в этой области машиностроения.

Сегодня John Deere предлагает покупателям 12 моделей скиддеров массой 10,35–17,84 т и двигателями мощностью 87–167 кВт, из них 4 модели чокерного и 8 моделей бесчокерного типа. Tigercat предлагает 7 моделей скиддеров массой 11,8–20,85 т и с двигателями мощностью 142–180 кВт, из них чокерного типа – 1 и бесчокерного типа – 6 моделей. Скиддеры комплектуют двигателями с турбонаддувом и усовершенствованной системой впрыска топлива с электронным управлением, благодаря которой двигатель развивает более высокий крутящий момент в зависимости от эксплуатационных требований по условиям проходимости. При снижении оборотов под действием нагрузки происходит автоматическое увеличение мощности, что способствует более рациональному ее использованию в каждом рабочем цикле и снижению эксплуатационных расходов. Скиддеры оснащают гидромеханическими (John Deere) и гидростатическими (Tigercat) трансмиссиями, кабинами разной комфортности и лесотехнологическим оборудованием разных типоразмеров. В базовой комплектации скиддеры оснащают захватами 10 типоразмеров для трелевки пачек древесины объемом от 4,5 до 14,5 м³.

Из стран СНГ (Россия, Белоруссия, Украина) в этом сегменте рынка специализированные колесные скиддеры (2 модели среднего класса) предлагает только РУП «Минский тракторный завод». Другие предприятия предлагают скиддеры, созданные на базе колесных тракторов сельскохозяйственного и промышленного назначения. Скиддеры оснащают захватами трех типоразмеров для трелевки пачек древесины объемом от 5 до 7 м³.

Анализ и оценка структуры колесных скиддеров с учетом крупномерности древостоя позволяет сделать следующие выводы и обобщения.

Номенклатура скиддеров легкого класса на рынке представлена 8 моделями, в том числе 1 модель из Белоруссии. Использование для этих целей скиддеров среднего и тяжелого классов повышает удельные затраты при заготовке древесины и увеличивает воздействие техники на лесную среду при выполнении лесохозяйственных работ.

Наибольшее число моделей колесных скиддеров представлено в среднем и тяжелом классах (25 и 18 моделей соответственно) типизированного ряда с рекомендуемым объемом трелюемой пачки древесины 4,5–18,5 м³ и массой 10,35–27,5 т, мощностью двигателя 87–220 кВт. В этом модельном ряду российские скиддеры представлены двумя моделями тяжелого класса, или 4,6% от общего числа.

Зарубежные скиддеры бесчокерного типа оснащают захватами 24 типоразмеров и широкого диапазона массомощностных параметров, что обеспечивает расширение зон использования для заготовки древесины и выполнения лесохозяйственных работ.

Развитие лесопромышленного комплекса России и лесозаготовительных предприятий зависит, в частности, от того, насколько полно удовлетворяются их потребности в лесозаготовительной технике с различными массомощностными параметрами. Каждый класс типизированного ряда должен характеризоваться диапазоном массы и мощности двигателя для эффективного использования техники в лесонасаждениях разной крупномерности. Такой подход позволит оптимизировать параметры техники и проводить текущую модернизацию базовой модели трактора или машины в пределах каждого класса.