Сучкорезные машины

В настоящее время  выпускается большое разнообразие стреловых сучкорезных машин  различными североамериканскими фирмами. В зависимости от длины обрабатываемого дерева они могут быть одностреловыми и телескопическими, последние могут срезать сучья за один проход с деревьев длиной 27 метров. Широкое распространение в скандинавских странах технологии основанной на заготовке сортиментов в лесу, привело к созданию сучкорезно-раскряжевочных машин (процессоров), совмещающих обрезку сучьев с раскряжевкой, а затем и валочно-сучкорезно-раскряжевочных машин (харвестеров), осуществляющих весь цикл заготовки сортиментов у пня без ручного труда. На них обрезка сучьев выполняется устройствами с непрерывным протаскиванием (в основном вальцовые механизмы) через ножевые сучкорезные головки. Эти машины характеризуются средина на половину, и производительность, и затраты, и качество. Также древесина довольно сильно повреждается шипами вальцов.

В 80-х годах прошлого столетия в Скандинавских странах  сформировалась общая тенденция  к созданию манипуляторных машин  с обрабатывающими головками  на конце стрелы - гидроманипулятора. Считается, что такие машины проще по конструкции и имеют меньшую массу, меньшие размеры и цену, дают возможность использовать менее качественные базовые шасси, а также имеют способность обрабатывать деревья под любым углом к волоку, лучшие возможности для штабелевки сортиментов и качественной их обработки. Применение вычислительных систем позволяет учитывать при работе многообразие встречающихся условий, запрограммировать необходимый набор длин сортиментов и оптимизировать сам процесс раскряжевки в зависимости от породы и качества. На рисунке однозахватный манипуляторный харвестер, где цифрами обозначено: 1 – микропроцессор; 2 – рукоятки управления; 3 – дисплей; 4 – кабели соединения; 5 – харвестерная головка.

Выпускаемая в конце 80-х годов  машина Локомо 919/750 является типичным примером манипуляторных харвестеров, трехосное шасси с рамным управлением. Двигатель – Вольво с турбонаддувом мощностью 86 кВт. Гидравлическая система производительностью 340 л/мин, рабочее давление – 17.5 МПа. Манипулятор – Фискарс F65, вылет – 6,1 м, грузовой момент – 90 кН•м. Рабочая головка с пильным аппаратом для деревьев с диаметром до 50 см. Протаскивающий механизм вальцовый, скорость протаскивания – 4 м/с, масса головки – 640 кг. Габариты машины в миллиметрах: длина – 7750, высота – 3440, ширина и дорожный просвет в зависимости от шин 2480…2700 и 560…620. Масса – 12,7 тонны, скорость передвижения – до 30 км/час.

Интерес представляет легкая машина Макери 34Т с непосредственной навеской рабочей головки, которая является исключением из основного направления в создании харвестеров. Машина работала на прореживании под пологом леса, как в режиме валочно-пакетирующей машины, так и харвестера. На машине установлен дизельный двигатель Дойтц F3L912 мощностью 36 кВт. Шасси – гусеничное, каждая гусеница имеет свою замкнутую гидросистему, ширина гусениц 285 или 420 мм, дорожный просвет – 450 мм. Габариты: длина – 3800, высота – 2430, ширина – 1800 или 1665 мм (в зависимости от гусениц). Масса машины с рабочей головкой – 3,8 тонны. Рабочая головка снабжена ножами с гидроприводом для деревьев диаметром до 320 мм. Сучкорезный механизм включает одни неподвижный и два подвижных ножа. Протаскивающие вальцы - шиповые или ребристые. Скорость протаскивания – 1,6…2,7 м/с, тяговое усилие – 19 кН. Рабочая головка наводится на дерево, и оно зажимается сучкорезными ножами и вальцами. После срезания дерево переводится в горизонтальное положение, протаскивается через сучкорезные ножи и разрезается на сортименты.

В настоящее  время в зависимости от применяемой  технологии заготовки леса применяются  следующие устройства для обрезки  сучьев: 
- с непрерывным протаскиванием (в основном вальцами); 
- стреловые с перехватом (выдвижная стрела или перемещение захвата по стреле); 
- дополнительное оборудование в виде сучкорезных головок для стреловых погрузчиков.

Основная масса  лесозаготовительных машин, на которых  применяется оборудование с непрерывным  протаскиванием, являются харвестеры. Все распространенные на современном рынке харвестеры можно разделить на четыре группы согласно таблице.

Это касается в основном колесных харвестеров, ведь если машина создана на гусеничной экскаваторной базе, то ее собственный вес может достигать до 30 тонн. И потом, это разделение и связанную с ним терминологию (харвестер для прореживания, универсал, тяжелый харвестер) не надо толковать слишком узко, ведь большинство машин применимо в разнообразных условиях. Но если головками маленьких харвестеров валить крупные деревья на пределе их возможностей, то механизмы головки быстро износятся и выйдут из строя. Харвестеры для прореживания применяются в основном для прореживания леса, но они могут работать, но менее эффективно, и на делянках главного пользования с маленьким объемом хлыста. А тяжелые харвестеры наиболее эффективны на рубках главного пользования, так как при прореживании из-за своего большого размера они неуклюжи, а также их применение нерентабельно. Поэтому для машин каждого размера существуют оптимальные условия использования.

Вылет манипулятора обычно составляет около 10 метров, что  позволяет прореживать пасеки шириной 20 метров. У тяжелых харвестеров чаще всего вылет стрелы в пределах 7…8 метров, так как устойчивости шасси обычно не хватает для перемещения тяжелой харвестерной головки с зажатым крупным стволом на большом удалении.

В настоящее время  с рынков практически исчезли  распространенные ранее двухмодульные (двухзахватные) харвестеры, имевшие на конце манипулятора только валочную головку, а вся дальнейшая обработка (обрезка сучьев, обмер и раскряжевка) выполнялись с помощью оборудования размещенного на раме машины.

Создатели сучкорезных  машин с конца 70-х годов прошлого столетия пытались объединить преимущества выдвижной стрелы с сучкорезной  головкой и механизма с непрерывным  протаскиванием. Такие машины были созданы, как за рубежом, так и  у нас, но значительного распространения  они не получили.

Сучкорезная машина ЛП-51 предназначена  для очистки от сучьев деревьев диаметром до 0,75 м в комле, уложенных в штабеля или пачки и в отдельных случаях на лесосеке после валки леса и пакетирования валочно-пакетирующей машиной ЛП-19. Машина может работать на равнинной и холмистой местности с уклоном до 15%, а в сырую погоду до 10%. Сучкорезная машина ЛП-51 состоит из базового трактора ТТ-4 и навесного технологического оборудования. Вылет захватно-сучкорезной головки от оси поворота технологического оборудования 5 м, а максимальный грузоподъемный момент загрузочного устройства 50 кНм. Поворот стрелы в горизонтальной плоскости 100 град. Габариты: длина – 8120, высота – 3240, ширина – 2780 мм. Масса машины – 20,8 тонн. В состав технологического оборудования входят: рама с механизмом поворота, на который установлены приемный лоток и нижняя гусеница; выдвижная балка с тележкой и верхней гусеницей, а также захватно-сучкорезная головка; механизм прижима и поворота выдвижной балки; привод гидронасоса, гидробак и элементы гидро- и электрооборудования. Захватно-сучкорезная головка осуществляет захват дерева из штабеля и обеспечивает обрезку сучьев с деревьев с максимальной кривизной ствола до 15%. Приемный лоток со сбрасывателем предназначен для поддержания дерева в момент протаскивания и сброса обработанного хлыста в штабель. Все рабочие органы имеют гидравлический привод и управляются из кабины трактора.

Рабочая головка  снабжена ножами с гидроприводом  для деревьев диаметром до 320 мм. Сучкорезный механизм включает одни неподвижный и два подвижных  ножа. Протаскивающие вальцы - шиповые  или ребристые. Максимальная скорость обрезки сучьев при работе гусениц  составляет - 1,5, при выдвижении балки - 0,7 м/сек, тяговое усилие – 19 кН.

Сюда же можно  отнести и современную разработку отечественных конструкторов сучкорезную  машину СМ-33. Она создана на базе трактора ТЛТ-100 для замены серийно  выпускаемых сучкорезной машины ЛП-30Г и сучкорезно-раскряжевочной машины ЛО-120. Но пока такого распространения, ни как ЛП-30, ни как ЛО-120 не получила.

МашинаСМ-33 предназначена для срезания сучьев с предварительно сваленных и сформированных в пачки или штабеля деревьев хвойных и лиственных пород со средним объемом хлыста от 0,14 до 0,35 м³ в основных лесозаготовительных районах страны, и может использоваться также непосредственно на трелевочных волоках. Компоновочная схема данной машины представляет собой сочетание механизма подачи непрерывного действия с загрузочным устройством, выполненным в виде телескопической стрелы. Новая перспективная конструкция позволяет повысить производительность в 1,3 раза, а так же заменить недостаточно надежную канатно-блочную систему и расширить технологические возможности машины. Габариты машины: длина – 6900, высота – 3600, ширина – 2700 мм. Масса машины – 16 тонн. Рабочая головка снабжена ножами с гидроприводом для деревьев с максимальным диаметром в комле до 600 мм. Сучкорезный механизм включает один неподвижный и два подвижных ножа. Протаскивающие вальцы - шиповые. Скорость протаскивания – 2 м/с, тяговое усилие – 25 кН. Телескопическая стрела имеет вылет 6 метров и грузоподъемный момент 100 кНм.

В настоящее время на лесозаготовках в США и Канаде, пока нет лесовозных машин под погрузку, стреловые  погрузчики применяют для обрезки  сучьев, протаскивая захватом деревья  через сучкорезные устройства, а  затем помещают в слешерные устройства для раскряжевки. Изначально в Северной Америке наиболее широко применяются манипуляторные лесопогрузчики на погрузке, разгрузке и штабелевке хлыстов и деревьев, как в лесу, так и у мест складирования древесины. Вначале в этих стреловых погрузчиках использовались обычные захваты с упором комлей хлыстов и деревьев в стрелу - так называемые "Хил Бум". Затем они стали оборудоваться захватами с подвижным упором ("Лив Хил Бум"), а также специальными поворотными захватами, позволяющими загружать автопоезда с любой стороны, грузить древесину вразнокомелицу.

Стреловые погрузчики удобны при работе в стесненных условиях, при погрузке хлыстов из запаса и  укладке их в запас и т.п. В  процессе погрузки ими можно осуществлять подсортировку хлыстов. Большая  высота подъема стрелы позволяет  полностью загружать тяжелые  автопоезда, осуществлять разворот хлыстов  при погрузке их вразнокомелицу. За последние годы в конструкцию стреловых лесопогрузчиков за рубежом было внесено много изменений с целью улучшения их надежности, комфортности, производительности и экономичности. Конструктивными достоинствами таких погрузчиков являются: полноповоротная рабочая платформа, трансмиссия с гидротрансформатором, высокоэффективная гидросистема, а также поднимающаяся на соответствующую высоту в зависимости от характера работы кабина оператора.

Зарубежные стреловые  лесопогрузчики (имеются в виду, прежде всего, североамериканские модели) базируются, преимущественно, на гусеничном экскаваторном шасси. Однако выпускаются  погрузчики в стационарном исполнении, на колесной базе, на автомобилях и  прицепах. Использование стреловых  погрузчиков для протаскивания  деревьев через сучкорезные устройства, в комплекте с раскряжевочными  механизмами, а также на подтаскивании деревьев от мест валки к месту окучивания и другое, сделало их ключевым механизмом на лесосеке.

Дальнейшее направления  совершенствования сучкорезных  устройств практически то же, что и для всей лесосечной техники – повышение надежности и производительности, улучшение условий работы оператора, уменьшение воздействия на лесную среду и, прежде всего на грунт. Но сейчас харвестеры активно вытесняют из лесозаготовок сучкорезные машины и процессоры. Манипуляторная машина экскаваторной компоновки, оборудованная харвестерной головкой, может заготавливать как хлысты, так и сортименты.

На сегодня в Скандинавии и  Европе сохраняется тенденция применения компактных харвестерных головок, шарнирно подвешиваемых на конце стрелы манипулятора, в том время как в США и Канаде – стоечных харвестерных головок, которые позволяют выносить срезанное дерево в вертикальном положении от пня к месту раскряжевки. На рисунке приведены общие виды головок с вальцовым, гусеничным и шаговым протаскивающим механизмом соответственно, а первая головка является стоечной и в основном навешивается на манипулятор валочно-пакетирующей машины экскаваторного типа.

Также возросло рабочее  давление в гидросистеме лесозаготовительных машин. В некоторых моделях оно достигает 32 мПа. В основной массе валочно-сучкорезно-раскряжевочные головки могут валить деревья с максимальным диаметром в комле в пределах от 230 до 900 мм при массе от 230 до 3600 кг. В них чаще всего используется вальцовый механизм протаскивания ствола, более 60%. Чтобы увеличить усилие протаскивания и снизить повреждаемость ствола шипами, механизмы протаскивания снабжают четырьмя вальцами или гусеницами, реже шаговыми устройством (с перехватом), при этом усилие протаскивания у шагового протаскивающего устройства в 4,5 раза больше, чем у вальцового.

И в заключении о самом наболевшем. Из-за самоустранения нашего государства в области создания и производства российской лесозаготовительной техники, и из-за развала научно-конструкторской базы, российских производителей вытесняют не то что с мировых рынков, но даже из собственной страны. Поэтому, чтобы хоть как то сохранить российское лесное машиностроение и сделать его продукцию конкурентоспособной, необходимо не только создавать новые машины и оборудование с широким диапазоном технико-экономических параметров, но и возродить научно-конструкторские кадры. И хотя сегодня нам как никогда нужны отечественные машины для комплексной механизации лесозаготовительного производства с учетом региональных особенностей по природно-производственным условиям, на пустом месте ничего не появится, и даже если будут выделены средства на их реализации, то, скорее всего они осядут в кубышке российских нуворишей. Так, что вначале нужно создать экономические предпосылки, чтобы деньги вложенные в образование, науку и машиностроение обязательно приносил пользу России. Чтобы наша недостаточно конкурентоспособная лесозаготовительная техника покупалась, благодаря чему наши машиностроители могли бы ее не только совершенствовать, но и создавать принципиально новую.