Технологические процессы заготовки сортиментов системой машин

Технологические процессы заготовки сортиментов системой машин "харвестер-форвардер"

В соответствии со схемой разработки лесосеки, представленной на рис. 2.1, валка деревьев, подлежащих изъятию, очистка их от сучьев и раскряжевка на сортименты осуществляется валочно-сучкорезно-раскряжевочной машиной (харвестером), а сбор, погрузка и транспортировка сортиментов на погрузочный пункт с последующей их выгрузкой и штабелевкой выполняется погрузочно-транспортной машиной (форвардером).

Лесосеку разбивают на пасеки, ширина которых ограничивается вылетом гидроманипулятора харвестера, пасечные волоки шириной 3 – 4 м прокладываются посередине пасек. Чтобы исключить развороты машин на концах пасек и возникающее в связи с этим повреждение растущих деревьев, что должно быть исключено, особенно при проведении рубок ухода, пасечные волоки делают закругленными с радиусом поворота около 6–7 м. Харвестер начинает разработку лесосеки с ближнего конца и, перемещаясь задним ходом, с одной технологической стоянки осваивает полосу леса шириной, равной вылету гидроманипулятора, справа и слева от волока.

Валка деревьев осуществляется в просвет между оставляемым на доращивание древостоем (при проходных рубках возможна валка на стену леса с целью снижения динамических нагрузок на технологическое оборудование харвестера) со снятием дерева с пня гидроманипулятором. Поваленное дерево выносится к волоку, где выполняется очистка ствола от сучьев путем протаскивания дерева через сучкорезный механизм харвестерной головки и раскряжевка хлыста на сортименты. С целью снижения воздействия на лесосеку харвестера и форвардера сучья и ветви частично могут укладываться на волок. Осваивая пасеку, харвестер может работать с укладкой древесного сырья на одну сторону (односторонний метод) или на обе стороны (двухсторонний метод) от волока (рис. 2.2).

Форвардер, перемещаясь по волоку на безопасном от харвестера расстоянии (не менее 50 м), выполняет сбор, погрузку и транспортировку лесоматериалов на погрузочный пункт с последующей их укладкой в штабель. Для уменьшения грузовой работы сбор и укладку сортиментов на грузовую платформу ПТМ начинает с дальнего конца пасеки при движении в сторону погрузочного пункта. При этом за счет предлагаемой схемы укладки древесины у волока, погрузочно-транспортная машина осуществляет раздельную подвозку сортиментов с предварительной их подсортировкой, что способствует увеличению средней статической загрузки форвардера, сокращению времени на сбор сортиментов, их штабелевку на погрузочном пункте.

Рис. 1. Схема разработки лесосеки с использованием лесозаготовительного комплекса "харвестер-форвардер"

а)	б)

а  односторонний метод; б  двухсторонний метод;  пачка деловых сортиментов;

 пачка дровяных бревен

 кучи лесосечных отходов

Рис. 2.2. Методы концентрации древесного сырья у волока

Штабелевка сортиментов на верхнем складе может осуществляться на одну или две стороны от форвардера. Таким образом, на погрузочном пункте сосредотачиваются штабеля деловых и дровяных сортиментов, которые впоследствии загружаются на лесовозный автопоезд при помощи установленного на нем гидроманипулятора.

Освоение лесосеки организовано с максимальным использованием существующих технологических элементов, пригодных для транспортировки лесоматериалов. В рассматриваемом варианте ввиду ограниченных размеров лесосек отсутствуют магистральные трелевочные волоки, а погрузочные пункты устроены у квартальных просек, что способствует сокращению материальных затрат на устройство транспортно-технологической сети.

В соответствии с противопожарными и экологическими требованиями, а также с целью содействия лесовозобновлению собранные в кучи лесосечные отходы могут быть оставлены для перегнивания. Высота куч должна составлять не более 0,5–0,7 м с их расположением в местах, свободных от подроста. Под порубочными остатками, собранными в кучи, должно быть занято не более 15 процентов общей площади лесосеки. Данный способ утилизации рекомендуется в том случае, когда процесс их переработки на топливную щепу не является эффективным (в районе ведения лесопользования отсутствует спрос на древесное топливо, низкая концентрация древесного сырья, высокая себестоимость его утилизации ввиду значительных транспортных расходов и другое).

С целью уменьшения степени воздействия лесозаготовительных машин на лесную среду, повреждения древостоя, оставляемого на доращивание, сокращения площади технологической сети на лесосеке возможна технология разработки лесосеки харвестером и форвардером с устройством промежуточных коридоров для работы харвестера (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Схема разработки лесосеки с использованием лесозаготовительного комплекса "харвестер-форвардер

По данной технологии расстояние между пасечными трелевочными волоками может составлять до 30–40 м.

Особенностью данной технологии является то, что харвестер начинает разработку пасеки с промежуточного коридора. Двигаясь по промежуточному коридору, харвестер выполняет только валку деревьев с последующей их укладкой в направлении ближайшего пасечного волока перпендикулярно к нему. При этом промежуточный коридор испытывает только однократное воздействие харвестера.

Затем харвестер переезжает на пасечный волок, с которого осуществляет заготовку сортиментов, а также дополнительно обрабатывает деревья, заготовленные с промежуточного волока. Для этого дерево за вершину подтаскивается в зону обработки, выполняется его перехват за комель и последующая очистка от сучьев и раскряжевка на сортименты. Для данной технологии рекомендуется двухсторонний метод укладки сортиментов.

Готовые сортименты харвестер укладывает у волока, после чего форвардером они стрелевываются на погрузочный пункт.

В случае проведения рубок промежуточного пользования в молодых насаждениях измельчение тонкомерных деревьев на технологических коридорах (магистральных волоках) может выполняться рубильной машиной с приводом от механизма отбора мощности трактора и оснащенной прицепным контейнером, рис. 2.5.

Рис. 2.5. Производство топливной щепы на лесосеке в молодняках

Технологические процессы заготовки хлыстов

Наиболее распространенными и перспективными технологическими процессами заготовки хлыстов являются два из них (таблица): по первому хлысты заготавливаются на верхнем складе; по второму – непосредственно на пасеке или пасечном трелевочном волоке. При этом в первом случае осуществляется трелевка деревьев, во втором – хлыстов.

Таблица – технологические процессы заготовки хлыстов

Обозначение варианта	Варианты технологических процессов лесосечных работ с заготовкой хлыстов
2ТП-Х1
2ТП-Х2

Примечание: Х – хлысты; В – валка; Т – трелевка; ОС – очистка деревьев от сучьев; Ш – штабелевка; П – погрузка; Л – лесосека; ВС – верхний склад.

Типаж имеющихся и перспективных лесозаготовительных машин позволяет осуществлять заготовку хлыстов с применением следующих комплексов машин и оборудования: "бензиномоторная пила+трелевочный трактор с канатно-чокерным оборудованием", "бензиномоторная пила+трелевочный трактор с гидроманипулятором и зажимным коником" (рис. 2.27), а также "бензиномоторная пила+трелевочная канатная установка".

Рис. 2.27. Способы заготовки хлыстов комплексами машин "бензиномоторная пила+трелевочный трактор с гидроманипулятором и зажимным коником" (а), "бензиномоторная пила+трелевочный трактор с канатно-чокерным оборудованием" (б)

Способы валки деревьев на пасеках различны и зависят от типа трелевочных средств, способа трелевки, размеров пасек, состава лесонасаждений, почвенно-грунтовых условий, наличия и размеров жизнеспособного подроста ценных пород и др. Соблюдение правильно выбранного способа валки для конкретных природно-производственных условий позволяет не только обеспечить более безопасные, организованные и производительные условия труда, но и уменьшает отрицательные воздействия лесозаготовительного процесса на окружающую среду.

Валка деревьев на пасеках может осуществляться лентами, расположенными вдоль или под некоторым углом к трелевочным волокам (продольно-ленточный способ) и поперек трелевочных волоков (поперечно-ленточный способ). Наибольшее применение, как при тракторной, так и при трелевке леса канатными установками на рубках главного пользования, получил продольно-ленточный способ валки деревьев.

На лесосечных работах получили распространение следующие основные методы разработки пасек.

Метод узких пасек применяется при трелевке деревьев или хлыстов вершинами вперед на лесосеках с наличием жизнеспособного подроста хвойных пород высотой 1 м и более или со слабой несущей способностью грунта. Ширина пасеки принимается равной средней высоте древостоя, но не более 30 м. Волоки шириной 4–5 м прокладывают посередине пасек или по их границам (рис. 2.28,а – б).

а, б – метод узких пасек; в – костромской метод (валка деревьев на подкладочное дерево); г, д – продольно-ленточный метод; е – ленточный метод при трелевке деревьев за комли трактором с гидроманипулятором; bп – ширина пасеки; bв – ширина волока; bл – ширина ленты; l – длина ленты для набора пачки на рейс трактора; – –  – направление движения вальщика;  – направление грузового движения трактора

Рис. 2.28. Технологические схемы разработки пасек при заготовке на лесосеке деревьев и хлыстов бензиномоторными пилами

Валка деревьев начинается с ближнего к лесопогрузочному пункту конца пасеки на волоке вершинами по направлению трелевки. При трелевке деревьев в один прием валят столько деревьев, сколько необходимо на один рейс трактора. Затем проводят трелевку. Далее весь цикл повторяется. Для удобства чокеровки вершины и сучья обрубают на расстоянии 1,2–2 м от вершины.

При слабой несущей способности грунтов трелевку производят хлыстами. В этом случае каждую полупасеку разрабатывают в такой последовательности, чтобы создать безопасные условия труда рабочим, занятым на очистке деревьев от сучьев и трелевке (рис. 2.28 б). Деревья валят вершиной на волок аналогично трелевке деревьев и очищают от сучьев. Сучья используют для укрепления волока. Такая схема валки деревьев узкими лентами, расположенными вдоль волока позволяет избежать завалов и обеспечивает удобные условия для рабочих при необходимости очистки деревьев от сучьев. Пасеку шириной 25–30 м разрабатывают лентами. Деревья валят вершинами на волок. Очистку деревьев от сучьев производят по окончании валки деревьев на ленте, когда вальщик перейдет на другую пасеку, удаленную на расстояние не менее 50 м. После того, как хлысты с ленты стрелеваны, вальщик производит валку на следующей ленте, и так до окончания разработки пасеки.

Применение метода узких пасек позволяет сохранить до 70% подроста на лесосеке. Его можно использовать также при постепенных и выборочных рубках. В этом случае, соблюдая изложенные принципы, деревья, подлежащие рубке, валят в просветы остающихся на пасеке деревьев.

Костромской метод (рис. 2.28, в) или метод валки деревьев на подкладочное дерево применяется при трелевке деревьев за комли тракторами на лесосеках с наличием жизнеспособного подроста высотой до 1 м (летом до 0,7 м) в количестве 3 тыс. штук и более на 1 га при удовлетворительной и хорошей несущей способности грунта. Ширина пасек 35–40 м. Волоки прокладываются посередине пасек. После разработки волока на полупасеках, начиная с дальнего конца производится валка деревьев на лентах, расположенных под углом к волоку около 0,78 рад (45°). Сначала на ленте вдоль ее валят наиболее крупное дерево вершиной на вырубленную часть пасеки комлем в направлении трелевки. Затем на это дерево производится валка всех остальных деревьев на ленте по направлению от волока к границе пасеки так, чтобы вершины деревьев ложились на волок или возможно ближе к нему. В результате комли, лежащие на подкладочном дереве, оказываются приподнятыми. Это облегчает не только чокеровку деревьев, но позволяет сохранять до 65% подроста, имеющегося на лесосеке, так как в процессе формирования пачки деревьев трактором их комли приподняты и перемещаются по подкладочному дереву.

Ширину ленты принимают такой, чтобы запас деревьев на ней соответствовал примерно рейсовой нагрузке трактора. Однако в практике она не превышает 7–8 м, иначе комли поваленных деревьев не будут приподняты, так как их центры тяжести окажутся за пределами подкладочного дерева, сместившись в комлевую сторону.

В реальных условиях объем пачки, формируемой за один прием, будет около 3 м³, что не всегда достаточно для полной загрузки ряда трелевочных тракторов.

Продольно-ленточный метод (рис. 2.28, г – д) применяется при тракторной трелевке за комли или вершины, когда на лесосеке отсутствует жизнеспособный подрост в требуемом количестве или же при искусственном лесовозобновлении.

При трелевке за комли возможны две схемы разработки пасеки: лентами шириной 6–8 м, параллельными волоку, при этом ширина пасеки равна 45–50 м; лентами шириной 8–10 м, расположенными под углом 45–60° к волоку при ширине пасеки 40–45 м. По первой схеме деревья на ленте валят под углом 45–60° к волоку, начиная с дальнего ее конца в один прием на рейс трактора. Длина одного захода вальщика при этом зависит от запаса леса на 1 га, ширины ленты и нагрузки на рейс трактора.

Трактор для формирования пачки при необходимости сходит с волока на ленту, а после ее формирования снова выезжает на волок. По этой причине схему нельзя рекомендовать зимой при глубоком снеге, а летом – при низкой несущей способности грунтов.

По второй схеме ленты разрабатываются последовательно, начиная с дальнего конца пасеки. Деревья валят на ленте под небольшим углом к волоку вершинами в сторону волока. Пачку трактор набирает не сходя с волока. Схема рекомендуется для разработки лесосек с удовлетворительной несущей способностью грунтов, при глубоком снеге или неровном рельефе местности.

В обоих случаях, когда трелевка производится сразу же после валки деревьев в количестве рейсовой нагрузки трактора, вальщик может выполнять работу чокеровщика. Первая схема допускает создание запаса поваленных деревьев на ленте.

Схема валки и трелевки деревьев за комли трактором с гидроманипулятором приведена на рис. 2.28, е. Валка деревьев производится на ленте леса максимально возможной ширины, что способствует уменьшению числа переходов вальщика из одного заруба в другой. Ширина ленты для вальщика зависит от ширины ленты формирования пачки трактором. Деревья валятся с отвалом от стены леса на 10–15°. Формирование пачек и их трелевка производится после валки деревьев на всей ленте. Трактор заходит вдоль кромки леса на расстояние, равное длине ленты формирования пачки, разворачивается и формирует пачку деревьев. Комли деревьев, мешающие заходу трактора, отодвигаются его отвалом. Так повторяется до окончания трелевки заготовленного леса со всей ленты. Если длина ленты равна длине пасеки, трактор для формирования пачки заходит с противоположной стороны пасеки (по отношению направления трелевки) и, двигаясь вдоль кромки леса, формирует ее.

Скандинавский метод применяется в Финляндии, Швеции и некоторых других странах на рубках главного пользования при одиночной валке на местности, позволяющей осуществлять трелевку хлыстов за вершины. Достоинство метода в том, что стволы поваленных деревьев при обрезке сучьев располагаются на удобной рабочей высоте вершинами на волоке. При этом на волоке создается настил из веток и вершин, а вершины хлыстов удобно группируются для их захвата чокером.

Вначале выбираются направление волока и ширина пасеки, которая не может превышать двойной высоты древостоя. Валка деревьев начинается с одной стороны пасечного волока вершинами в сторону магистрального. В первый прием валится два-три рядом стоящих дерева. На поваленных деревьях обрезаются сучья и на такую же глубину валятся деревья с противоположной стороны волока. В результате формируется пасечный волок.

Далее с одной стороны волока на полупасеке, начиная с ближнего конца, производится валка деревьев в виде "елочки" вершинами по направлению к волоку под углом 20–60° на лежащие хлысты, используемые в качестве опорных. Вальщик поочередно с каждого поваленного дерева обрезает сучья. При направленной валке группируется как можно больше вершин и хлыстов вместе. Аналогично работы продолжаются на полупасеке до конца вырубки. Закончив работы на одной полупасеке, переходят на вторую, где валка деревьев повторяется в том же порядке, начиная с ближнего конца. После завершения валки деревьев и обрезки сучьев хлысты за вершины трелюются на погрузочную площадку.