лесосечные работы

тах (раскряжевке, обрезке крупных сучьев и вершин, подготовительных работах).

Из пил отечественного производства к универсальным относятся: «Тайга 214», «Тайга 245», «Крона 202». К специализированным относятся: М-228, «Урал 2Т Электрон», Дружба-4МЭ.

По наличию редуктора пилы подразделяются на редукторные и без редукторные, все специализированные пилы имеют редуктор, т.е. относятся к редукторным.

Пильный механизм состоит из следующих основных частей: пильной шины, ведущей и ведомой звездочек (ведомая звездочка ставится не всегда), пильной цепи, устройств для натяжения и смазки пильной цепи, амортизирующего устройства, которое устанавливается под ведомую звездочку.

По наличию дополнительной рукояти на свободном конце пильного механизма пильные аппараты подразделяются на консольные и неконсольные, в настоящее время неконсольные пильные аппараты не выпускаются.

По числу цепей на пильном аппарате они подразделяются на одно цепные и двуцепные, все современные пильные аппараты одно цепные.

В качестве режущего инструмента на моторных пилах и в большинстве лесозаготовительных машин осуществляющих валку деревьев применяются пильные цепи которые классифицируются по следующим признакам:

-по типу зубчатого венца: с плоскими зубцами, каждый из которых выполняет определенную работу – пильные цепи поперечного пиления (ПЦП); с зубцами Г-образного профиля, имеющими сложную форму и выполняющими всю работу по образованию пропила и транспортированию опилок – пильные цепи универсальные (ПЦУ);

-по типу направляющих устройств для направления движения цепи по шине: с хвостовиками на средних звеньях цепи, перемещающихся в пазах пильной шины; седлающего типа с выступами на боковых звеньях, благодаря которым между боковыми звеньями образуются пазы, в них входят направляющие выступы пильной шины;

-по способу соединения звеньев: неразборные, соединенные заклепками, и разборные, соединенные разборными шарнирами;

-по величине шага цепи по заклепкам: мелкозвенные цепи с шагом до 15 мм; крупнозвенные с шагом свыше 15 мм, кроме того, цепи делят-

ся – с постоянным и переменным шагом.

Пильная цепь поперечного пиления состоит из режущих блоков (рис. 3.1). В каждом блоке шесть зубьев: три режущих (1), два подрезающих (2) и один скалывающий (3). Режущие зубья расположены в шахматном порядке: за каждым режущим следует противоположный ему

41

по разводу подрезающий или скалывающий зуб, не имеющий развода. У режущих и подрезающих зубьев передние грани 1-3-4-2 затачиваются под углом 50…60° (меньшие значения для мягкой древесины), а контурные углы αк, βк, и γк соответственно составляют 9, 70…80, и 0…10˚. Наиболее нагружены в работе режущие кромки 1-3, перерезающие волокна древесины и образующие стенки пропила.

Универсальные пильные цепи имеют только один тип зубьев, которые расположены в шахматном порядке. Каждый зуб, помимо режущего лезвия, имеет ограничитель подачи, устанавливаемый перед лезвием, который выполняет две задачи устанавливает толщину снимаемой стружки (величину подачи на зуб), что препятствует самозарезанию зубьев в древесину и перегрузку двигателя, а также транспортирует опилки из пропила. Лезвие (строгающий зуб) имеет две режущие кромки

– вертикальную, образующую стенки пропила, и горизонтальную – образующую дно пропила. Рекомендуемые угловые параметры: α1=2˚; α2=9˚; β1=60˚; β2=40…50˚; ψ=90˚; ε=35˚.

В процесс валки дерева входит последовательное выполнение следующих операций: осмотр дерева, подготовка рабочего места, подпил, срезание и сталкивание дерева с пня в заданном направлении, переход к следующему дереву.

Осмотр дерева производят для того, чтобы оцепить его и выбрать условия для безопасной валки в направлении, заданном технологической картой разработки лесосеки и обеспечивающем наибольшее сохранение подроста. При осмотре выявляют состояние ствола, на глаз устанавливают диаметр дерева и его наклон, особенности строения кроны, силу и направление ветра. Силу ветра приблизительно можно определить по шкале Бофорта в баллах по следующим признакам: при умеренном ветре (4 балла) приводятся в движение тонкие ветви деревьев; при свежем ветре (5 баллов) - колеблются большие сучья; при сильном (6 баллов) - качаются толстые сучья, а при крепком (7 баллов) - качаются стволы деревьев, гнутся большие сучья и человеку трудно идти против ветра. Правилами техники безопасности механизированная валка деревьев при силе ветра 5 баллов и более запрещена.

Общее направление валки устанавливается технологической картой в зависимости в основном от способа и направления трелевки, которое, в свою очередь, зависит от расположения погрузочных пунктов. Правильная валка деревьев имеет большое значение для обеспечения безопасности рабочих и сохранения подроста. Поэтому при разработке лесосеки обязательным условием является валка деревьев в заданном направлении. Однако, возможны некоторые отклонения от общего направления валки, вызываемые невозможностью обеспечения имеющимися инструментами безопасной и бездефектной валки отдельных деревьев

42

из-за их индивидуальных особенностей (например, если дерево имеет диаметр более 60 см, и наклон в сторону, обратную заданному направлению валки, то его валка производится в сторону наклона).

Рис. 3.1 Пильные цепи: а - поперечного явления; б - универсальная; I - режущий зуб; II - подрезающий зуб; III - скалывающий зуб; плоскость 1-3-4-2 - передняя грань; линия 1-2 - режущая кромка; hп, hc - превышения режущего зуба соответственно над подрезающим и скалывающим зубьями; ho - превышение лезвия над ограничителем подачи; α - задний угол; β - угол заострения (заточки); γ - передний угол; ε - угол наклона

43

Подготовка рабочего места заключается в уборке снега, кустарника, подроста, подгона и низко свисающих сучьев, в выборе и подготовке путей отхода вальщика во время свободного падения дерева. Пути отхода вальщика при валке в равнинной местности подготавливаются под углом 45º в сторону противоположную направлению валки (рис. 3.2, а), при валке на склонах расположение путей отхода меняется в зависимости от направления валки (рис. 3.2, б, в). Чтобы обеспечить возможность оставления пней установленной высоты и безопасные условия работы при глубине снежного покрова свыше 0,6 м, вальщику выделяется в помощь рабочий для расчистки снега.

Рис. 3.2. Направление коридоров отхода:

а — при валке в равнинной местности; б — в холмистой местности при валке дерева на возвышении; в — в холмистой местности при валке поперек склона; 1 — кольцевой коридор обхода; 2 — коридор отхода

При спиливании низко растущих сучьев следует помнить о том, что нельзя пилить выше уровня плеч и нельзя стоять за пилой прямо, ствол дерева используется в качестве щита.

Ширина отходной дорожки после расчистки должна быть не менее 0,45 м, а глубина снега – 0,3 м, глубина оставляемого снега по кольцу обхода – не более 0,2 м.

Падение дерева в заданном направлении без образования дефектов в комлевой части обеспечивается местом, формой и размерами подпила, а также имеют значение форма перемычки (зоны неперерезанных волокон) и применение сталкивающих устройств (валочных лопаток, гидроклиньев, гидродомкратов и пр.).

Подпил дерева производится со стороны направления валки одним из следующих способов (рис. 3.3): одним резом при валке деревьев диаметром до 0,2 м; двумя резами под углом 20...40° друг к другу; двумя па-

44

раллельными резами с расстоянием между ними 0,1 м. При подпиле дерева двумя резами первый горизонтальный рез делается на уровне шейки корня, а затем второй наклонный рез. Удаление «ломтя» в виде клина производится пильной шиной; во втором случае, второй рез также делается горизонтальным, сегмент удаляется с помощью топора. Наличие подпила предотвращает расколы ствола, образование сколов и отщепов на периферийной его части.

Рис. 3.3. Механизированная валка деревьев:

а — с подпилом одним резом; б — с подпилом клином вверх; в — с подпилом клином вниз; г — с подпилом двумя параллельными резами; д — срезание дерева за один (I) прием; е — срезание дерева за два (I, II) приема; ж — срезание дерева за три (I-III) приема; П — направление валки деревьев; НВ — направление ветра или наклона дерева

Глубина подпила может быть различной, она зависит от диаметра дерева, наклона ствола, формы и развитости кроны, силы и направления ветра. У вертикально стоящих деревьев с равномерно развитой кроной при отсутствии ветра глубина подпила делается равной 1/4 диаметра дерева в месте среза. У деревьев с односторонне развитой кроной или с наклоном ствола в сторону валки, а также при попутном ветре (направленном в сторону валки) глубина подпила во избежание самопроизвольного падения дерева со сколом в комлевой его части увеличивается до 1/3 диаметра. При валке дерева в направлении обратном его тяготению (против его наклона или против направления ветра) глубина подпила умень-

45

шается до 1/5 диаметра, так как при большей глубине подпила может возникнуть опасность самопроизвольного падения дерева в обратном направлении. Тонкие деревья могут быть срезаны без подпила. С внедрением на валке леса универсальных пильных цепей, таких как ПЦУ-10,26, широкое распространение получил подпил углом кверху с нижней горизонтальной плоскостью. При смыкании горизонтального и наклонного резов кусок древесины, заключенный между ними, сразу же отбрасывается пильной шиной пилы, что сокращает трудозатраты. Подпил углом книзу применяют при валке крупных деревьев в горных условиях. Подпил с двумя параллельными резами стал применяться только при валке крупных деревьев.

После выполнения подпила производится срезание дерева со стороны, обратной направлению валки. Плоскость срезания должна быть горизонтальной и находиться на уровне верхней кромки подпила. Высота пня должна быть меньше или равна 1/3 диаметра дерева, но не более 10 см от шейки корня. Деревья, диаметр которых не превышает свободной длины пильной шины, срезаются за один или два приема. Крупномерные деревья срезаются в три приема. Деревья, диаметр которых равен двойной длине пильной шины, срезаются следующим образом. Сначала с правой стороны прорезают ствол на глубину равную длине пильной шины, затем веерообразным движением пильной шины завершают срезание дерева. Если на лесосеке встречаются одиночные более крупные деревья, то в комлевой части с двух противоположных сторон, перпендикулярных направлению валки, срезают «ломти», уменьшая толщину, а потом пилят обычным способом, т.е. делают подпил со стороны направления валки, а затем срезают. Следует помнить, что перед выполнением пропила следует проверить уровень топлива. Если топливо кончится при выполнении пропила, то может возникнуть опасная ситуация.

При срезании дерева оставляется зона неперерезанных волокон (перемычка). Перемычка служит шарниром при сталкивании дерева с пня и свободном его падении. Наличие перемычки обеспечивает устойчивость дерева, предотвращает зажимы пильной шины и обратное непроизвольное его падение. При правильном выполнении подпила и срезании дерева во время сталкивания его с пня на стволе образуется козырек, который препятствует движению дерева в сторону противоположную направлению валки. С увеличением ширины перемычки возрастает усилие, необходимое для сталкивания дерева с пня. Однако по соображениям безопасности ширину перемычки увеличивают с увеличением диаметра дерева. Рекомендуются следующие значения ширины перемычки при диаметре дерева на высоте 1,3 м: до 0,2 м - 1 см; 0,21...0,40 - 2 см; 0,41...0,60 - 3 см, а при диаметре дерева свыше 0,6 м — ширина пе-

46

ремычки 4 см. При валке деревьев, имеющих напенную гниль, ширина перемычки увеличивается на 2 ... 3 см.

Формы перемычек могут быть различными. Если валится прямостойное дерево в безветренную погоду, то перемычка имеет равноширокую форму. При валке деревьев с боковым тяготением (наклон, развитая крона или ветер) по отношению к направлению валки перемычку делают с уширением. Уширенная часть перемычки разрушается медленнее узкой части, что приводит к развороту дерева в сторону уширенной части перемычки.

Особенности валки деревьев в условиях пересеченной местности. Деревья, произрастающие на склоне, как правило, имеют стволы с небольшим наклоном к подошве горы, а кроны – одностороннее развитие.

Следовательно, центр тяжести ствола и кроны смещен от середины к подошве склона. Валка такого дерева не в сторону его природного наклона может привести к развороту ствола в момент падения и стать причиной несчастного случая. Поэтому на склонах деревья часто валят вершиной вниз по склону.

Угол падения дерева на склоне значительно больше, чем на равнине, а это в свою очередь приводит к тому, что деревья, приобретая большую кинетическую энергию при свободном падении, ломаются и скользят вниз к подошве склона. Чтобы сберечь древесину от поломки, опытные вальщики производят валку деревьев под разными углами к подошве склона. Такая практика валки деревьев требует других соотношений между диаметром дерева, глубиной подпила и его формой. Кроме того, при валке деревьев на склоне приходится определять предельно допускаемую крутизну склона, на которой, исходя из условий нормального положения вальщика, можно делать подпил дерева. Так, для одного и того же склона, но для разных диаметров деревьев необходима разная высота подпила. На рис. 3.4 приведена необходимая высота подпила деревьев различного диаметра на склоне крутизной 40°. Из рисунка видно, что для дерева диаметром 30 см высота подпила составляет 0,55 м, а для дерева d= 140 см высота подпила - 135 см.

Наиболее полно высоту подпила в зависимости от диаметра и крутизны склона характеризуют графики, приведенные на рис. 3.5. Так, например, для того, чтобы спилить дерево d=0,6 м на склоне крутизной 100, необходимо подпилить его на высоте 0,3 м, а на склоне крутизной 34° подпил должен быть сделан на высоте 0,7 м, т. е. высоту подпила необходимо увеличить в 2-3 раза. Вообще высота подпила в зависимости от крутизны склона может быть определена из схемы, приведенной на рис. 3.6.

Для диаметров деревьев менее 0,3м высота подпила выразится:

47

где: hn - высота подпила; d - диаметр дерева на высоте груди; α - крутизна склона; g0 - коэффициент формы комля дерева, который зависит от породы и места произрастания. Ель, лиственница, дуб- 1,4; сосна, кедр, бук - 1,25.

Для деревьев диаметром более 0,3 м:

Рис. 3.4 Необходимая высота подпила на горном склоне

Известно, что вальщик не теряет устойчивость на склоне при высоте подпила до 0,7-0,8 м. Если эту высоту подпила принять за базовую (рис. 3.4), то деревья диаметром более 1,2 м можно валить на склонах до

48

14°, деревья диаметром до 0,9 м можно валить на склонах крутизной до 24° и деревья диаметром до 60 см можно валить на склонах до 40°.

На графике отмечена вертикальными линиями зона высоты подпила от 0,7 до 1 м. Эта зона является нежелательной, при такой высоте подпила вальщик еще не теряет устойчивости, но работать ему уже неудобно; летят в глаза опилки, пилу приходится держать на вытянутых руках, плохо контролировать глубину подпила и т.д.

Рис. 3.5. Зависимость высоты подпила (спиливания) дерева от его диаметра и крутизны склона

В зоне с высотой подпила более 1,0 м, начиная с крутизны склона 25°, валка деревьев диаметром более 1,2 м должна быть запрещена.

Таким образом, при существующих механизмах, применяемых на валке леса в горах, в зависимости от крутизны склона не все деревья могут быть свалены с соблюдением правил техники безопасности и технологии лесозаготовок. Следует особое внимание уделить устойчивости

49

вальщика на склоне в момент подпила дерева, для чего его необходимо снабдить специальной обувью с шипами, защитными очками, до минимума уменьшить массу пилы. Для полного соблюдения правил техники безопасности и технологии лесозаготовок в пересеченной местности необходимо искать конструктивные решения в области создания машинной валки деревьев на горных склонах. Наиболее приемлемым конструктивным решением будет создание специальных канатных механизмов, позволяющих вести захват и машинную валку деревьев.

Рис. 3.6. Схема определения высоты подпила (спиливания) на склоне

Особое значение в пересеченной местности приобретает выбор направления валки деревьев. На склонах крутизной до 15° направление валки обычно определяется способом транспортного освоения лесосеки, наклоном дерева и другими факторами.

По мере увеличения угла наклона местности валка деревьев как верх, так и вниз по склону становится неприемлемой.

При валке вверх по склону, рис. 3.8, положение I, угол ε = 180°, значительно увеличивается опасность для вальщика, так как нет твердой уверенности в том, что дерево при падении упрется торцом комля в пень и не будет скользить по поверхности грунта в направлении, где обычно находится вальщик.

Перемещение упавшего дерева по склону наблюдается при валке деревьев, имеющих развитую крону с крупными сучьями. При падении такого дерева комель, отрываясь от пня, приподнимается и увлекает за собой остальную часть дерева вниз по склону.

50