1 стр. из 1

В настоящее время большинство технологических процессов лесозаготовительных работ основываются на применении систем машин, классификация которых может быть выполнена по следующим основным признакам: по виду получаемой продукции, перечню и последовательности операций, технологическим, эксплуатационным и нагрузочным режимам, энергоемкости, удельным затратам заготовки 1 м3 древесины, типу машин, конструктивным особенностям и параметрам машин, в том числе технологического оборудования, требованиям сохранения экологического равновесия окружающей среды.

Режимы работы лесозаготовительных тракторов и машин в технологическом процессе подразделяются на технологические, эксплуатационные и нагрузочные, которые зависят от технологических операций и способа их выполнения. При этом удельные показатели материалоемкости и энергонасыщенности техники при заготовке 1 м3 древесины должны быть минимальны.

Все параметры 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 деревьев, формируемой валочно-пакетирующей машиной и рейсовой нагрузкой трактора с клещевым захватом, снижает эффективность последнего, а следовательно, системы в целом. Необходимо также учитывать уровень соответствия машин природно-производственным условиям, т. е. машины, входящие в одну систему, должны иметь одинаковые области применения, а параметры, их определяющие — соответствующие взаимоувязанные значения. Одними из основных среди них являются параметры, определяющие размер обрабатываемого дерева (диаметр, длина и средний объем), удельное давление на грунт, углы устойчивости тракторов и машин.

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

Выбор техники для транспортировки древесины c лесосеки — одна из главных проблем лесозаготовителей. Применяемые в настоящее время лесозаготовительные тракторы на гусеничном и колесном шасси бывают трех типов: с тросочокерным оборудованием, с гидроманипулятором с клещевым захватом и кониковым зажимным устройством, с крупногабаритным клещевым захватом. Преимуществом тракторов с тросочокерным оборудованием перед тракторами, оснащенными минипулятором с кониковым устройством и клещевым захватом, является лучшая проходимость на трудных участках лесосеки. К достоинствам технологического оборудования, состоящего из манипулятора и коникового зажимного устройства, относится возможность подбора отдельных деревьев на лесосеке, возможность регулирования объема пачки и полное отсутствие ручного труда.

Применение технологического оборудования, состоящего из крупногабаритного клещевого захвата, преду­сматривает трелевку только пачек деревьев, подготовленных валочно-пакетирущими машинами. Достоинство такого способа трелевки — захват и погрузка сразу целой пачки, что резко сокращает затраты времени на погрузочно-разгрузочные элементы операции, увеличивает время использования трактора на транспортных работах, а следовательно, его производительность. Но в этом случае предъявляются дополнительные требования к пачке деревьев — она должна быть хорошо сформирована, располагаться в удобном для подхода трактора месте и обеспечивать его полную загрузку. К недостаткам описанного способа трелевки следует отнести то, что клещевой захват удален от центра масс трактора, поэтому при движении неблагоприятно распределяется нагрузка на ходовую часть трактора, ухудшается управляемость трактором и на 30% снижается рейсовая нагрузка по сравнению с использованием тросочокерного оборудования.

Анализ номенклатуры лесозаготовительных тракторов, предлагавшихся потребителю зарубежными фирмами и предприятиями стран СНГ в 2001–2005 гг., показывает, что за этот период на международном рынке было предложено 44 модели тракторов, в том числе 17 — на гусеничном и 27 — на колесном шасси.

Была систематизирована номенклатура тракторов и проведена оценка их основных параметров, что позволило выявить количественные и качественные характеристики распределения массо-мощностных параметров по классам типизированного ряда, а также вывести несколько удельных показателей по материалоемкости, энергонасыщенности и их значениям при заготовке 1 м3 древесины в зависимости от нагрузочных параметров технологического оборудования. Массо-мощностные и нагрузочные параметры взяты из проспектов и справочных материалов о лесозаготовительных тракторах.

Распределение гусеничных лесозаготовительных тракторов, предложенных потребителю, по типизированным классам (по массе) выглядит следующим образом:
- тракторы легкого класса (масса 5-10 т) на рынке не предлагаются;
- тракторы среднего класса (масса 10–15 т) на рынке представлены 7 моделями, в том числе чокерного типа — 3 и бесчокерного типа — 4 моделями;
- тракторы тяжелого класса (масса 15 т и выше) на рынке представлены 10 моделями, в том числе чокерного типа — 4 и бесчокерного типа — 6 моделями.

Основными производителями гусеничных тракторов являются предприятия России и одна зарубежная фирма («Катерпиллер», США). Номенклатура и технические параметры тракторов представлены в табл. 1.

Табл. 1

Анализ номенклатуры моделей тракторов показывает, что производители продолжают ориентироваться на выпуск мощной техники тяжелого класса, не обеспечивая потребности в тракторах легкого класса. Это распределение практически не изменилось к 2005 г. и в настоящее время определяет состав парка лесозаготовительной техники. В ближайшем будущем кардинальных перемен не предвидится.

В табл. 2 приведена классификация гусеничных лесозаготовительных тракторов по средним значениям технических параметров и их удельным показателям при заготовке древесины, которые распределены по трем уровням массы (класс трактора).

Табл. 2

Структурное построение по техническим параметрам типоразмерных рядов гусеничных лесозаготовительных тракторов, ранжированных по двум уровням массы тракторов (класс трактора), характеризуется следующими показателями:
- средний объем пачки деревьев, трелюемой трактором, для каждого класса практически одинаков;
- средний уровень мощности двигателя для трактора тяжелого класса выше, чем для трактора среднего класса в 1,25 раза;
- средний уровень эксплуатационной массы для трактора тяжелого класса выше, чем для трактора среднего класса, в 1,28 раза.
Таким образом, переход от среднего класса трактора к тяжелому характеризуется непропорциональностью роста мощности и массы к изменению объема пачки деревьев, трелюемой трактором, а следовательно, его грузоподъемности.

Удельные показатели гусеничных лесозаготовительных тракторов по классам типизированного ряда характеризуются следующими значениями:
 - по удельной материалоемкости: 0,157 т/кВт (диапазон 0,155–0,159 т/кВт);
- по уровню энергонасыщенности: 6,353 кВт/т (диапазон 6,278–6,428 кВт/т);
- по среднему уровню отношения массы трактора к объему трелюемой трактором древесины: 1,6 т/м3 (диапазон 1,4–1,8 т/м3);
- по среднему уровню отношения мощности двигателя к объему трелюемой трактором древесины: 10,15 кВт/м3 (диапазон 9–11,3 кВт/м3 ).

Представленные удельные показатели получены с учетом массо-мощностных параметров тракторов и их технических возможностей (по объему пачки деревьев) при трелевке древесины.

Если оценивать нагрузочные режимы гусеничного лесозаготовительного трактора (по объему пачки деревьев) с учетом природно-производственных условий лесозаготовок, то главным фактором, влияющим на эксплуатационные процессы, являются параметры дерева (его диаметр и средний объем). Древостой при среднем объеме ствола до 0,39 м3 принят за мелкий, от 0,4 до 0,65 м3 — за средний, более 0,65 м3 — за крупный. Опыт эксплуатации тракторов с тросочокерным оборудованием и клещевым захватом показывает, что максимальное количество деревьев, формирующих пачку при ручной валке и валочно-пакетирующими машинами, составляет порядка 10 шт. Тогда объем пачки деревьев по объемным группам может составлять: для мелкого древостоя — 4, для среднего — 7 и для крупного — 12 м3. Для таких объемов пачки деревьев средние расчетные значения эксплуатационной массы трактора и мощности двигателя с учетом средних значений удельных показателей должны составить:
- для трактора легкого класса: масса трактора — 6,4 т (диапазон 5,6–7,2 т), мощность двигателя — 40,6 кВт (диапазон 36–45,2 кВт);
- для трактора среднего класса: масса трактора — 11,2 т (диапазон 9,8–12,6 т), мощность двигателя — 71 кВт (диапазон 63–79 кВт);
- для трактора тяжелого класса: масса трактора — 19,2 т (диапазон 16,8–21,6 т), мощность двигателя — 121,8 кВт (диапазон 108–135,6 кВт).

Анализируя полученные значения, можно отметить, что в группе тракторов легкого класса ранее (1961–1975 гг.) выпускались тракторы ТДТ-40М (масса — 6,5 т, мощность двигателя — 36,8 кВт) и ТДТ-55 (масса — 8,7 т, мощность двигателя — 45,6 кВт), среднего класса (1972–1993 гг.) выпускались тракторы ТТ-4 (масса — 12,8 т, мощность двигателя — 81,4 кВт) и ТЛТ-100 (масса — 10,5 т, мощность двигателя — 73,6 кВт), тракторы тяжелого класса начали выпускаться после 1995 г. — ТТ-4М-07 (масса — 15,71 т, мощность двигателя — 96 кВт) и ЛТ 187 (масса — 16,3 т, мощность двигателя — 96 кВт).

Распределение колесных лесозаготовительных тракторов, предложенных потребителю, по типизированным классам (по массе) следующее:
- тракторы легкого класса (масса 5–10 т) на рынке представлены 7 моделями, в том числе чокерного типа — 7, бесчокерного типа — нет;
- тракторы среднего класса (масса 10–15 т) на рынке представлены 12 моделями, в том числе чокерного типа — 5, бесчокерного типа — 7 моделями;
- тракторы тяжелого класса (масса 15 т и выше) на рынке представлены 8 моделями, в том числе чокерного типа — 1, бесчокерного типа — 7 моделями.

Основными производителями тракторов являются зарубежные фирмы (19 моделей), предприятия стран СНГ выпускают 8 моделей, из них российских — только 2 модели. Номенклатура и технические параметры тракторов представлены в табл. 3.

Табл. 3

Анализ номенклатуры моделей тракторов показывает, что российские предприятия предлагают ограниченное количество моделей колесных тракторов (7,5% от общего количества) только тяжелого класса, и это ограничивает их использование в лесозаготовительном производстве и лесном хозяйстве. Просматривается необходимость создания тракторов для работы в мелких и средних лесонасаждениях и формирования типоразмерного ряда колесных тракторов легкого и среднего классов.

В табл. 4 приведена классификация колесных лесозаготовительных тракторов по средним значениям технических параметров и их удельных показателей при заготовке древесины, которые распределены по трем уровням массы (класс трактора).

Табл. 4

Структурное построение по техническим параметрам типоразмерных рядов колесных лесозаготовительных тракторов, ранжированных по трем уровням массы (класс трактора), характеризуется следующими показателями:
- по уровню изменения объема пачки деревьев, трелюемой трактором, знаменатель прогрессии равен 1,3 (от среднего класса к легкому) и 1,46 (от тяжелого класса к среднему);
- по уровню мощности двигателя знаменатель прогрессии равен 1,52 (от среднего класса к легкому) и 1,49 (от тяжелого класса к среднему);
- по уровню эксплуатационной массы трактора знаменатель прогрессии равен 1,77 (от среднего класса к легкому) и 1,59 (от тяжелого класса к среднему).

Таким образом, наблюдается тенденция (при переходе от меньшего класса к большему) непропорционального роста уровня объема пачки деревьев, трелюемой трактором, к росту мощности двигателя и массы трактора.

Удельные показатели колесных лесозаготовительных тракторов по классам типизированного ряда характеризуются следующими средними значениями:
- по удельной материалоемкости: 0,11 т/кВт (диапазон 0,1–0,121 т/кВт);
- по уровню энергонасыщенности: 9,26 кВт/т (диапазон 8,274–10,243 кВт/т);
- по среднему уровню отношения массы трактора к объему трелюемой трактором древесины: 1,735 т/м3 (диапазон 1,4–2,07 т/м3 );
- по среднему уровню отношения мощности двигателя к объему, трелюемой трактором, древесины: 15,75 кВт/м3 (диапазон 14,34–17,16 кВт/м3).

Представленные удельные показатели получены с учетом массо-мощностных параметров тракторов и их технических возможностей (объем пачки деревьев) при трелевке древесины.

Если оценивать нагрузочные режимы колесного трактора (объем пачки деревьев) с учетом природно-производственных условий лесозаготовок, как это отмечено для гусеничных лесозаготовительных тракторов, тогда средние расчетные значения эксплуатационной массы трактора и мощности двигателя с учетом средних значений удельных показателей должны составить:
- для трактора легкого класса: масса — 6,94 т (диапазон 5,6–8,3 т), мощность двигателя — 63 кВт (диапазон 57,4–68,6 кВт);
- для трактора среднего класса: масса — 12,14 т (диапазон 9,8–14,5 т), мощность двигателя — 110,2 кВт (диапазон 100,4–120,1 кВт);
- для трактора тяжелого класса: масса 20,8 т (диапазон 16,8–24,84 т), мощность двигателя 189 кВт (диапазон 172–206 кВт).

Анализируя полученные значения, можно отметить, что в группе тракторов легкого класса в настоящее время предлагаются тракторы модели 240С фирмы «Тимберджек» (масса — 8,4 т, мощность двигателя — 75 кВт) и ЛКТ-81Т фирмы «ЗТС» (масса — 7,14 т, мощность двигателя — 72 кВт), в среднем классе предлагаются тракторы модели 460Д фирмы «Тимберджек» (масса — 13,65 т, мощность двигателя — 120 кВт) и 2241 ОАО «Амкодор» (масса — 12 т, мощность двигателя — 109 кВт), в тяжелом классе предлагаются тракторы модели 1710Д фирмы «Тимберджек» (масса — 20,8 т, мощность двигателя — 160 кВт) и МЛ-56 ЗАО «Петербургский тракторный завод» (масса — 19 т, мощность двигателя — 184 кВт).

Проведенный анализ структуры типоразмерных рядов гусеничных и колесных лесозаготовительных тракторов ведущих зарубежных фирм и предприятий стран СНГ позволяет сделать следующие выводы и обобщения:
- номенклатура тракторов легкого класса на рынке представлена очень ограниченно, в том числе гусеничные тракторы за последние 30 лет не получили дальнейшего развития, а колесные тракторы представлены 7 моделями только с тросочокерным оборудованием. Исключение из номенклатуры тракторов российского производства, предназначенных в основном для заготовки мелкотоварной древесины, запасы которой в России составляют около 35%, распространенных в регионах, как правило, со слабой несущей способностью грунтов, следует признать неудовлетворительным, так как использование для этих целей тракторов среднего и тяжелого классов повышает удельные затраты при заготовке древесины и увеличивает воздействие техники на лесную среду по экологическим показателям;
- эксплуатационные возможности гусеничных лесозаготовительных тракторов по нагрузочным режимам (объемы пачек деревьев) при трелевке древесины практически одинаковы и составляют 10 м3 , что объясняется использованием в основном тракторов чокерного и бесчокерного типа российского производства (76,5% от общего количества) с оснащением их захватами трех типоразмеров для трелевки пачек деревьев объемом 7–10 м3 , при этом для каждой модели трактора предлагается только один типоразмер захвата. В то же время зарубежные фирмы предлагают захваты 20 типоразмеров для трелевки пачек деревьев объемом от 3,24 до 9,8 м3, при этом на каждую модель трактора предлагается от 2 до 4 типоразмеров захватов. Это влияет на удельные затраты при заготовке древесины различной крупномерности;
- наибольшее количество моделей лесозаготовительных тракторов представлено в среднем и тяжелом классах (19 и 18 соответственно) типизированного ряда с рекомендуемым объемом трелюемой древесины от 4,5 до 14 м3 , мощностью двигателя от 77 до 243 кВт и массой от 10,35 до 21,48 т.

Структурное построение типоразмерных рядов гусеничных и колесных лесозаготовительных тракторов, ранжированных по трем уровням объемов пачки деревьев, предполагаемых при формировании в лесонасаждениях с различной крупномерностью древостоя, можно охарактеризовать следующими расчетными показателями:
- среднее значение объема пачки деревьев: 4,7 и 12 м3;
- среднее значение массы трактора (гус./кол.): 6,4/6,94 ; 11,2/12,14 и 19,2/20,8 т;
- среднее значение мощности двигателя (гус./кол.): 40,6/63; 71/110,2 и 121,8/189 кВт.

Удельные показатели лесозаготовительных тракторов трех классов типизированного ряда будут характеризоваться средними значениями:
- по удельной материалоемкости (гус./кол.): расчетные — 0,157/0,11 т/кВт (фактически — 0,157/0,11 т/кВт);
- по уровню энергонасыщенности (гус./кол.): расчетные — 6,35/9,26 кВт/т (фактически — 6,35/9,26 кВт/т);
- по среднему уровню отношения массы трактора к объему пачки деревьев (гус./кол.): расчетные — 1,6/1,735 т/м3 (фактически — 1,6/1,735 т/м3);
- по среднему уровню отношения мощности двигателя к объему пачки деревьев (гус./кол.): расчетные — 10,15/15,75 кВт/м3 (фактически — 10,15/15/75 кВт/м3).

По энергоемкости выполнения операции трелевки гусеничными и колесными тракторами при заготовке 1 м3 древесины рекомендуемые расчетные значения удельных показателей в сравнении с фактическими практически одинаковы, что дает основание оценивать массо-мощностные параметры тракторов и режимы их загрузки с учетом природно-производственных условий лесозаготовительных районов по средним значениям крупномерности древостоя.

Развитие лесопромышленного комплекса России, а следовательно и лесозаготовительных предприятий, не должно тормозиться недостаточным количеством техники, ее ассортиментом и качеством. С другой стороны, только широкий диапазон геометрических и массо-мощностных параметров лесозаготовительной техники может активизировать спрос на нее. Это разнообразие даст возможность использовать лесозаготовительную технику с учетом региональных особенностей по природно-производственным условиям лесонасаждений. Все это следует учитывать отечественным предприятиям при разработке оборудования и техники в целом для лесозаготовительного производства.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!