Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Исследование технологий и оборудования для заготовки древесины в различных эксплуатационных условиях 13
1.1 Анализ состояния лесных ресурсов 13
1.2 Анализ современных технологий лесосечных работ
1.2.1 Сортиментная технология лесозаготовок 16
1.2.2 Хлыстовая технология лесозаготовок 17
1.2.3 Технология заготовки древесины деревьями 18
1.2.4 Технология заготовки и поставки древесины хлыстами во двор потребителя 19
1.2.5 Состояние и технический уровень механизации 20
и машинизации лесозаготовительных работ в России 20
1.3 Оценка тенденций развития лесозаготовительной промышленности и потребности в лесных машинах 24
1.3.1 Состав и структура лесозаготовительных предприятий 24
1.4 Особенности влияния технологий лесосечных работ на окружающую среду 35
1.4.1 Условия эксплуатации лесозаготовительных машин 35
1.4.2 Воздействие лесосечных технологий на почво-грунты 39
1.4.3 Изъятие площадей делянок под технологические нужды 42
1.4.4 Повреждения лесной среды при проходных рубках 42
1.4.5 Сравнение технологий по воздействию на древостой и подрост 44
1.4.6 Сравнение технологий по параметрам технологических коридоров и площадок 45
1.4.7 Эргономичность рабочих мест и условия труда на лесозаготовках... 47
1.4.8 Влияние технологий лесозаготовок на качество заготавливаемых лесоматериалов з
1.5 Выводы 50
Глава 2. Разработка технических решений по созданию системы гусеничных лесозаготовительных машин 51
2.1. Анализ современных гусеничных лесозаготовительных машин 51
2.1.1. В ал очно-пакетирующие машины 53
2.1.2. Валочно-трелёвочные машины 56
2.1.3. Бесчокерные трелёвочные машины 56
2.1.4. Валочно-сучкорезно-раскряжёвочные машины - харвестеры 63
2.1.5. Погрузочно-транспортные машины - форвард еры
2.2. Прототипы базы лесозаготовительных машин 67
2.3. Универсальная лесозаготовительная (валочно-сучкорезно-трелёвочная) машина ЛЗ-4 68
2.4. Погрузочно-транспортная машина ЛЗ-5 - форвардер 70
2.5. Бесчокерная трелёвочная машина ЛЗ-5-01 71
2.6. В ал очно-трелёвочная машина ЛЗ-4-01 72
2.7. Универсальная лесозаготовительная машина ЛЗ-4-02 - лесной комбайн заготовки сортиментов (форвестер) 73
2.8. Машина сбора лесосечных отходов ЛЗ-5-02 75
2.9. Выбор движителя ходовой системы машины 77
2.10.Определение параметров технологического оборудования машины 86
2.11.Выводы 88
Глава 3. Разработка технологических схем лесосечных работ с применением новых способов и систем машин для различных лесозаготовительных условий 91
3.1. Технологические схемы лесосечных работ 91
3.2. Системы машин для различных лесозаготовительных условий 99
3.3. Предложения по рациональным технологическим схемам с применением новой системы машин 102
3.3.1. Технологическая схема разработки лесосек с применением универсальной лесозаготовительной машины ЛЗ-4 - лесного I комбайна заготовки хлыстов 102
3.3.2. Технологии лесосечных работ системой вал очно-сучкорезно-раскряжевочных машин и применение погрузочно-транспортных машин ПТМ ЛЗ-5 104
3.3.3. Технологические схемы разработки лесосек с применением бесчокерной трелёвочной машины ЛЗ-5-01 105
3.3.4. Технологические схемы разработки лесосек с применением валочно-трелёвочной машины ЛЗ-4-01 107
3.4. Выводы ПО
Глава 4. Система учета работы лесозаготовительной машины 112
Выводы 126
Глава 5. Методика выбора лесозаготовительной техники для различных эксплуатационных условий 127
5.1. Анализ методологических подходов выбора системы машин для лесосечных работ 127
5.2. Математическая модель выбора лесозаготовительных машин для различных эксплуатационных условий 130
5.3. Потребность крупнейших регионов РФ в гусеничных и колесных лесозаготовительных машинах для выполнения годового объёма заготовки древесины 144
5.4. Выводы 147
Заключение 149
Список используемых источников 154
- Технология заготовки древесины деревьями
- Валочно-трелёвочные машины
- Технологии лесосечных работ системой вал очно-сучкорезно-раскряжевочных машин и применение погрузочно-транспортных машин ПТМ ЛЗ-5
- Потребность крупнейших регионов РФ в гусеничных и колесных лесозаготовительных машинах для выполнения годового объёма заготовки древесины
Введение к работе
Актуальность темы.
Заготовка и обработка древесины, технологические процессы и машины лесозаготовок – определяющий сектор лесной экономики. В настоящее время очень важно определить верный путь развития, как техники, так и технологии лесосечных работ, который даст возможность для удовлетворения экологических требований, при одновременном повышении производительности труда на основных и вспомогательных работах всего цикла производства.
Лесозаготовительные машины должны разрабатываться с учетом требований, предъявляемых к лесосечным технологиям и технике в соответствии с принятыми государственными законами и нормами. Наибольшие сложности при этом вызывает сохранение подроста и воздействие машин на лесную почву. Особенно сложной проблемой является воздействие машин на почву. Оно может оцениваться по ряду факторов: массе машины, удельному давлению, максимальным динамическим нагрузкам. При воздействии машины на почву кроме давления необходимо также оценивать площадь деформации, степень минерализации почвы и др.
Правильно подобрать технологию лесозаготовки и лесосечные машины можно только с учетом: несущей способности почв, рельефа местности, объема хлыста, породного состава, среднего объема делянки, расстояния между делянками, среднего расстояния трелевки.
В настоящее время в лесозаготовительном производстве нередко эксплуатируется отечественная физически и морально устаревшая техника и технологии с высокой долей ручного труда и низкой производительностью. При этом часть заводов лесного машиностроения прекратила свою производственную деятельность. В результате резко снизились объемы выпуска лесозаготовительной техники.
Для эффективности работы лесопромышленного комплекса необходимы разработки и освоение производства нового поколения лесных машин конкурентоспособного уровня с улучшенными функциональными характеристиками, щадящими воздействиями на лесную среду, улучшенными показателями надежности.
Научной основой являются работы российских и зарубежных ученых, конструкторов, работников машиностроительных заводов и лесозаготовительных предприятий в области проектирования систем технического и технологического обеспечения лесосечных работ и выбора эффективного состава системы машин для разработки лесосек.
Цель работы. Цель работы заключалась в обосновании выбора системы гусеничных лесосечных машин, обеспечивающих эффективную технологию лесосечных работ в различных эксплуатационных условиях с минимальным воздействием на окружающую среду:
Исходя из вышеизложенного, были сформулированы следующие задачи:
-
Провести оценку развития лесозаготовительной промышленности, технологической и технической оснащенности и потребности в лесосечных машинах.
-
Провести анализ эффективности техники и оборудования для заготовки древесины и выявить возможные варианты использования систем лесосечных машин в различных эксплуатационных условиях.
-
Разработать технические решения по созданию современных гусеничных лесосечных машин, включающие в себя валочно-трелевочную, погрузочно-транспортную, бесчокерный трелевщик, универсальную машину для заготовки хлыстов, универсальную машину для заготовки сортиментов, машину для сбора и транспортировки отходов лесосечных работ;
-
Разработать технологические схемы лесосечных работ с применением новых способов и систем лесосечных машин для различных эксплуатационных условий; систему учета показателей работы лесосечных машин;
-
Разработать математическую модель выбора системы лесосечных машин в зависимости от эксплуатационных условий и особенностей влияния на окружающую среду, учитывая изменяемость экономических показателей
Объектом исследований являются лесосечные работы.
Предмет исследований являются современные системы лесосечных машин и технологические процессы лесосечных работ.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
1. Исследованы различные системы лесосечных машин с учетом особенностей их воздействия на устойчивость лесных экосистем, и теоретически обоснована эффективность выбора систем гусеничных лесосечных машин.
2. Методика выбора движителя ходовой системы лесосечных машин, позволяющая определить распределение давления на грунт через опорные катки, для повышения проходимости и минимального воздействия на окружающую среду.
3. Система учета работы лесосечных машин, обеспечивающая контроль затрат на эксплуатацию техники, оценку эффективности её использования, дистанционный мониторинг работы машины, контроль объема перевозимой древесины.
4. Математическая модель выбора системы лесосечных машин в зависимости от эксплуатационных условий и особенностей влияния на окружающую среду, учитывающая изменяемость экономических показателей.
Проведенные исследования позволяют совершенствовать научные основы и расширить знания для составления требований к технике и технологий лесосечных работ.
Новизна предложенных технологических и технический решений подтверждена патентами РФ на полезную модель «Лесозаготовительная погрузочно-транспортная машина» №112871 от 16.10.2011 г. и «Грузовая платформа лесозаготовительной машины» №113215 от 16.10.2011 г..
Практическая значимость полученных результатов.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований позволяют:
- определять эффективный парк лесосечных машин для различных эксплуатационных условий;
- определять технологические схемы лесосечных работ с применением систем гусеничных лесосечных машин для различных эксплуатационных условий;
- оценивать эффективность работы лесосечных машин в зависимости от разных природно-производственных условий и технологических параметров, а также достигать требуемой загрузки техники с помощью системы учета показателей работы машины;
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Основные результаты диссертационной работы соответствуют п. 5 «Обоснование и оптимизация параметров и режимов работы лесозаготовительных и лесохозяйственных машин» и п. 6 «Выбор технологий, оптимизация параметров процессов с учетом воздействия на смежные производственные процессы и окружающую среду» из паспорта специальности 05.21.01 «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства».
Реализация результатов работы. Основные положения диссертации использованы в практике работы ФГУП «ГНЦ ЛПК». В результате теоретических и экспериментальных исследований найдены новые технические решения по созданию современных гусеничных лесосечных машин.
Совместно с отделом главного конструктора ФГУП «ГНЦ ЛПК» разработана конструкторская документация, изготовлен опытный образец погрузочно-транспортной машины, прошедший производственные испытания и рекомендованный государственной комиссией к серийному производству. Разработанные технологические и технические решения используются ООО «Рубцовский агрегатный завод» для создания новой серии гусеничных лесозаготовительных машин, включающей в себя погрузочно-транспортную машину ЛЗ-9 (форвардер) и валочно-сучкорезно-раскряжевочную машину ЛЗ-8 (харвестер) на базе гусеничного трактора ТТ-4М.
Методы исследования. В работе применена методика исследований, включающая: анализ литературных источников, посвященных вопросам систематизации и выбора существующих и перспективных лесосечных процессов и систем гусеничных машин, как объектов исследований при формировании парка лесосечных машин с учетом эксплуатационных условий; анализ распределения давления на грунт через опорные катки в статике на равнинной местности и при движении машины с грузом; экспериментальные исследования системы учета работы лесосечных машин, представляющий собой данные для оценки эффективности использования машины и осуществления контроля за предельными условиями эксплуатации; разработку технической документации с применением методов компьютерного 3D моделирования для целей практического использования в решении задачи.
Технология заготовки древесины деревьями
Хлыстовая технология была разработана в 50-х годах прошлого столетия и в течение пяти лет была внедрена по всей стране. Побудительным мотивом ее внедрения было стремление как можно меньше работы выполнять в самых неблагоприятных условиях - на лесосеке, иметь возможность выполнять работу по первичной обработке древесины (производство сортиментов, утилизация отходов) в условиях стационарного предприятия (нижнего склада) в 2-3 смены, использовать электропривод вместо двигателей внутреннего сгорания, которые применяются на лесосечных машинах. В то время по хлыстовой технологии в стране заготавливалось около 96 % общего объема древесины. За последние годы технология заготовки древесины хлыстами в России по-прежнему остается доминирующей, однако доля ее несколько снизилась. В Карелии доля сортиментной технологии достигает 50 %. Однако в Сибири многие предприятия, перешедших на сортиментную технологию в 90-х годах, возвратились к хлыстовой технологии. По экспертным оценкам, в настоящее время по хлыстовой технологии в России заготавливается около 90 % общего объема заготовки древесины.
Анализ развития технологий лесозаготовок в наиболее развитых странах показывает, что вслед за Россией хлыстовая технология стала развиваться в ряде зарубежных стран. Так в Канаде она также является доминирующей и, по оценкам канадских специалистов, ее доля даже превышает российскую. Побудительным мотивом ее внедрения в этой стране называют стремление лесопильных заводов более рационально использовать древесину, в том числе раскряжевывать древесину с целью получения длинномерного пиловочного сырья, имеющего более высокую цену. В соответствии с оценками экспертов в США и Норвегии хлыстовая технология составляет около 50 %.
Технология заготовки и вывозки древесины деревьями стала внедряться в России одновременно с технологией вывозки древесины хлыстами. Внедрение технологии позволяет сократить трудоемкость работ на лесосеке на 37 %, создает условия для полного и полезного использования кроны деревьев, уменьшает загрязнение лесосек порубочными остатками и сокращает расходы на очистку лесосек. В процессе ее внедрения отработана технология погрузки деревьев на автопоезда, обработки габаритов воза и вывозки деревьев. Имеется необходимое оборудование: стационарные сучкорезные машины с электроприводом для поштучной и групповой обработки деревьев, стационарные рубительные машины с электроприводом для измельчения сучьев на технологическую и топливную щепу. Практикой установлено, что объем вырабатываемой щепы при вывозке древесины деревьями составляет 7,5 % объема заготавливаемой стволовой древесины. В промышленных условиях отработана технология использования щепы из сучьев для производства древесных плит в качестве добавки к щепе из стволовой древесины. Было установлено, что использование щепы из сучьев повышает качество древесных плит. Щепа из сучьев используется также в качестве топливной.
Опыт промышленного производства щепы из кроны при вывозке древесины деревьями показал, что это самый экономически эффективный способ использования кроны деревьев из ныне известных в мире. Практический опыт показывает, что производство щепы из сучьев при вывозке древесины деревьями вдвое эффективнее производства щепы на лесосеке. Однако широкого применения технология вывозки древесины деревьями пока не получила, поскольку на предприятиях не было условий для полезного использования кроны деревьев.
Уникальный промышленный опыт вывозки древесины деревьями может быть чрезвычайно полезным в новых экономических условиях, когда в связи с опережающим ростом цен на энергоносители развитие энергетики на древесном топливе становится одним из самых мощных факторов повышения экономической эффективности работы предприятий ЛПК. Щепа из сучьев деревьев может стать одним из экономически наиболее доступных ресурсов для производства тепловой и электрической энергии.
Заготовка и поставка древесины хлыстами во двор потребителя внедрялась с целью повышения эффективности производства сырья для целлюлозно-бумажной промышленности. Технология позволяла использовать достаточно высокие технические возможности бирж сырья ЦБК для снижения затрат на производство балансов из хлыстов. Внедрение этой технологии на Архангельском ЦБК являлось значительным шагом в развитии технологии бирж сырья ЦБК. Для ее реализации был создан специальный подвижной состав широкой колеи для поставки хлыстов на биржи сырья железнодорожным транспортом. Концентрация больших объемов хлыстов на биржах сырья позволила применять на их раскряжевке установки большой производительности: слешерные установки, а также установки, основанные на групповой (пачковой) раскряжевке хлыстов (ЛО-62). К сожалению, эта технология не получила широкого распространения. Между тем исследования показывают высокую эффективность технологии поставки древесины хлыстами во двор потребителя и возможность ее дальнейшего развития.
Валочно-трелёвочные машины
Влияние на лесозаготовительный процесс фактора слабонесущих грунтов в предприятиях лесозаготовительной промышленности оказывает отрицательное воздействие на выработку лесозаготовительных машин, особенно в безморозные и проблемные по проходимости месяцы года. Рассмотрим с точки зрения эксплуатации наиболее популярных видов движителей лесосечных машин -колесный и гусеничный.
Преимущества колесных трелевочных машин перед гусеничными - более высокие скорость и маневренность машин. Колесные машины наиболее эффективны также в регионах с развитой сетью дорог общего пользования, при разработке неконцентрированных лесосек, на рубках ухода. Однако при перебазировке мастерских участков транспортирование колесной техники и ГСТ в целях увеличения срока службы предпочтительнее на тяге.
На увлаженных лесосеках, в пересеченной местности, где проходимость и сила тяги колесных машин недостаточны (крутые склоны, глубокий снег, слабонесущий грунт - заболоченные и суглинистые почвы, многоярусный лес), целесообразно использование гусеничных машин. На обледенелых дорогах преимущества гусеничного движителя еще более значительны.
Лесосеки, расположенные на избыточно увлажненных и на торфянисто-болотистых почвах, необходимо осваивать зимой, когда несущая способность грунта резко возрастает, поэтому в настоящее время лесозаготовки носят ярко выраженный сезонный характер. Причина сезонности лесозаготовок вытекает из особенности природных условий страны, в соответствии с которыми лишь 7 % лесной территории позволяет работать в лесу вне зависимости от погодных условий, около 57 % общей площади неблагоприятны для заготовки древесины с применением колёсной техники. Для расширения возможности её применения (снижения удельного давления на грунт и улучшения проходимости) используются цепи и гусеничные ленты, одеваемые на шины колёс, сдвоенные колёса, арочные шины. Однако и при этих технических мероприятиях на волоках неизбежно появление глубоких колей и ям, требующих дополнительных затрат на их укрепление нетоварной древесиной, порубочными остатками и др., вплоть до устройства лежневых дорог погрузчиками-укладчиками для особо тяжёлых транспортных машин грузоподъёмностью 20 т и более при двухэтапном процессе лесозаготовительных работ (Канада). Лежневая дорога несмотря на затраты в результате способствует достижению хорошей производительности в трудных условиях и уменьшает воздействие лесозаготовительной техники на почвенно-растительный покров [74,75,106].
Наиболее сложными для работы лесотранспортных машин являются периоды весенней и летней распутицы. Весенняя распутица начинается в конце апреля и продолжается до третьей декады мая. В это время мерзлый, водонепроницаемый слой, подстилающий верхние оттаявшие слои грунта, является преградой для фильтрации воды. В результате оттаявшие слои грунта перенасыщаются и их несущая способность падает настолько, что после нескольких проходов даже гусеничной машины глубина колеи становится равной высоте дорожного просвета и машина начинает застревать на волоке.
Летняя распутица связана с выпадением дождей в июле-августе, но снижение несущей способности грунта в этот период не достигает величины, ограничивающей проходимость гусеничных машин на лесосеке. Летняя распутица, вызванная затяжными дождями, может повторяться несколько раз за лето и длится обычно 3-6 дней, осложняя работу автомобилей на усах и ветках лесовозных дорог, не имеющих твердого покрытия [15,60].
Недостаточная стабильность тяги колесных машин существенно отражается на их производительности в неблагоприятные периоды года. Среднее снижение месячной производительности лесозаготовительных машин на осваиваемых площадях в проблемные по проходимости месяцы безморозного периода в 40,7 % регионах находится в пределах 15...40 %. В 11,1 % регионов России средние потери производительности лесозаготовительных машин из-за слабонесущих грунтов находятся в пределах 40,1.. .65 %, несколько больше (14,9%) регионов отметили, что среднее снижение месячной производительности машин по причине слабонесущих грунтов находится в пределах 65,1...85,0 %. При этом в 33,3 % регионов лесозаготовители с ответом не определились.
Технологии лесосечных работ системой вал очно-сучкорезно-раскряжевочных машин и применение погрузочно-транспортных машин ПТМ ЛЗ-5
Для разрабатываемой машины выбираем базовый трактор ТТ-4М или одну из его модификаций. Технологическое оборудование машины может быть манипуляторного типа с зажимным коником, с пачковым захватом на одинарной или двойной стреле и с этим же оборудованием на поворотной платформе.
Разрабатываемая БТМ должна быть манипуляторного типа, способная собрать трелюемую пачку любого размера. Для увеличения рейсовой нагрузки целесообразно переднее (перед кабиной оператора) расположение манипулятора. При этом масса воза увеличивается. Для унификации технологического оборудования за основу разработки принимается погрузочно-транспортная машина ЛЗ-5 с манипуляторами СФ-85, рисунок 2.8.
Для унификации технологического оборудования за основу разработки принимается универсальная лесозаготовительная машина ЛЗ-4 с манипулятором СФ-140Л, расположенным перед кабиной оператора. Для уменьшения воздействия динамических нагрузок на сочленения стрела манипулятора выполнена двухзвенной, без удлинителя. На конце рукояти с возможностью поворота в вертикальной плоскости установлено захватно-срезающее устройство (ЗСУ) с подвеской. Разрабатываемая валочно-трелёвочная машина ЛЗ-4-01 представлена на рисунке 2.9 [89,119,120,121].
В соответствии с техническими требованиями на доработку трактора ТТ-4М для базового шасси лесозаготовительных машин ТТ-4М-04-48ТТ масса машины с технологическим оборудованием и грузом при удельном давлении на грунт 61 КПа (ширина гусеницы 600 мм) не должна превышать 24820 кг. По предварительным расчётам эксплуатационная масса разрабатываемой порожней ВТМ составляет 18520 кг, отсюда нагрузка на коник машины Grp 6300 кг. При коэффициенте распределения веса трелюемой пачки комлями вперёд между трактором и волоком к = 0,6 и массе 1 м3 древесины 900 кг объём трелюемой пачки может составить Q Grp /900- к 6300/900-0,6 11,7 м3 (2.6) Принимаем рациональную рейсовую нагрузку Q = 10м3. Исходя из условия охвата шестнадцатиметровой рабочей зоны и расстояния от оси подвески захватно-срезающего устройства (ЗСУ) до оси срезаемого дерева 1,3 м, вылет манипулятора с двухзвенной стрелой должен быть 6,7 м. При этом манипулятор выполнен без удлинителя, а рукоять снабжена гидроцилиндром поворота подвески ЗСУ. При грузовом моменте манипулятора М = 140 кНм и массе ЗСУ с подвеской G3cy =1 200 кг, остаточная грузоподъёмность манипулятора на вылете Li определяется по формуле Grp = М-1 000/9,8/Li - G3cy. (2.7) В соответствии с параметрами среднего дерева, для вертикального выноса срезанного дерева из рабочей зоны в 16 м масса дерева, близкая к остаточной грузоподъёмности манипулятора на вылете 8 м, составляет 573 кг, а его диаметр на высоте пня - 29 см. В то же время для ели II разряда высот при диаметре на высоте пня 33,6 см масса дерева приблизительно равна 519 кг.
С целью снижения динамических нагрузок на манипулятор и раму машины, основываясь на опыте работы ВТМ ЛП-58-01, рекомендуется вертикально выносить деревья из рабочей зоны диаметром до 30 см, а деревья диаметром свыше 30 см валить вершиной на пасечный волок с одновременным переносом комлей над подростом и укладкой в коник машины.
За основу конструкции форвестера принимаем универсальную лесозаготовительную машину ЛЗ-4. Вместо зажимного коника на раму машины устанавливается грузовая платформа ПТМ ЛЗ-5 или её модификация. Харвестерная головка машины LogMax 5 000 С имеет удлинённые ножи-захваты и способна без затруднений осуществлять забор сортиментов с земли или грузовой платформы. Однако, для достижения более высокоскоростных погрузочно-разгрузочных работ предпочтительней харвестерная головка AFM-50 Combi, которая снабжена захватными рычагами.
Кроме классической конструкции грузовой платформы с продольным расположением сортиментов, стойки грузовой платформы могут быть расположены так, чтобы была возможность как поперечного расположения сортиментов длиной до четырёх метров, так и продольного - длиной 6 м. При этом образуются 2 кармана-накопителя для поперечного расположения сортиментов и один - для продольного. Раскряжёвка на сортименты длиной до 4 м производится непосредственно над карманом-накопителем грузовой платформы, что сокращает время цикла производства работ, а сортименты длиной до 6,5 м - с предварительной укладкой на грунт и последующей погрузкой их на грузовую платформу.
Индекс разрабатываемой универсальной лесозаготовительной машины (форвестера) ЛЗ-4-02. На рисунке 2.10 приведена универсальная лесозаготовительная машина (форвестер) ЛЗ-4-02 с грузовой платформой для продольного размещения сортиментов, на рисунке 2.11 - универсальная лесозаготовительная машина (форвестер) ЛЗ-4-02 с грузовой платформой для поперечного и продольного размещения сортиментов [118,119,121].
Потребность крупнейших регионов РФ в гусеничных и колесных лесозаготовительных машинах для выполнения годового объёма заготовки древесины
Анализ состояния технологических процессов по разработке лесосек показал, что технические решения по этим процессам подразделятся на два основных типа: - способы разработки лесосек, ориентированные на природно-производственные, лесохозяйственные факторы ведения технологических работ; - способы машинизации работ на лесосеке с учетом обрабатывающе-переместительных технологических операций, осуществляемых лесозаготовительными машинами.
В соответствии с проведенным анализом технических решений и тенденций их развития установлено, что проблема лесопользования является одним из главных природообразующих факторов экологической системы, что требует обеспечения при эксплуатации лесов их возобновления по составу и продуктивности нового поколения древостоев [12,116,122]. При осуществлении любых видов лесозаготовительных работ, особенно, в условиях их машинизации, большое значение придается технологическим процессам разработки лесосек и заготовки древесины оптимально и рационально решающих техническую задачу по лесовозобновлению, в том числе, путем сохраненного подроста, что обеспечивается: - рациональной разбивкой разрабатываемых лесосек на отдельные участки, полосы, пасеки с формированием на них технологических коридоров, технологических площадок по оптимальному использованию площади последних в процессе осуществления лесосечных и трелевочных работ; - проведением лесосечных работ с учетом природно-климатических условий, состава сырьевого запаса и спелости последнего в несколько этапов путем постепенной двух- трехприемной вырубки древостоя.
Выборочные рубки древостоя на разрабатываемых лесосеках применяемые в США, Канаде и др. странах, осуществляют в два этапа: для стимулирования предварительного семенного возобновления вырубается 1/3 запаса древостоя из числа наиболее крупных деревьев. На втором этапе, следующим за первым через 5-10 лет, наличии достаточного количества подроста, вырубается основная часть остающегося древостоя (до 2/5 общего запаса). На корню оставляется 50-100 шт. тонкомера (диаметром на высоте груди 20-30 см.). Эти деревья не способны помешать нормальному развитию подроста и в то же время к моменту заключительного этапа рубки через 25-30 лет успевают достигнуть размеров пиловочника.
Режим перехода со сплошных рубок главного пользования на режим выборочных рубок рекомендуется отечественным производителям древесины. При проведении полосно-постепенных рубок сохраняется молодая часть древостоя, обеспечивается обсеменение волоков, создаются благоприятные условия для выживания подроста и последующего возобновления. При узкополосных постепенных рубках значительно уменьшаются эрозионные процессы на лесосеках, облегчается процесс регулирования состава остающейся части древостоя, в том числе за счет удаления на первом этапе рубок лиственных и других нежелательных пород.
Вместе с тем, при машинной разработке лесосек, основным показателем которой является производительность, выполнение лесосечных работ в режиме постепенных или выборочных рубок не всегда оптимально. В этом случае предлагаются технологические процессы сплошной разработки лесосек, при которых процесс срезания деревьев, их валки, пакетирования и трелевки не оказывает существенного влияния на значительную часть подроста.
Обеспечение производительности при машинной разработке лесосек с соблюдением условий лесовозобновляемости за счет сохранения на разрабатываемых площадях подроста, требует использования на лесосеке при машинной заготовке древесины определенных технологических операций по выполнению лесозаготовительных работ, основными из которых являются: - технологические приемы и режимы по срезанию дерева, обрезка сучьев, вершин, раскряжевка, окорка и переработка на щепу, которые с учетом используемого для их осуществления технологического оборудования могут быть осуществлены в заданной технологической последовательности или одновременно; - технологические приемы, связанные с процессами валки, пакетирования деревьев в пачки, в погрузке и трелевке с учетом направленного перемещения соответствующих рабочих органов технологического оборудования машин и непосредственно этих машин в условиях разрабатываемых лесосек.
Таким образом, проблема машинной заготовки древесины, прежде всего, ориентирована на взаимосвязь обрабатывающих операции рабочих органов лесозаготовительных машин с соответствующими переместительными действиями, направленными на соблюдение лесохозяйственных требований по сохранности подроста и уменьшения повреждаемости несущей поверхности грунтов.
Для решения технической задачи, оптимально удовлетворяющей условиям сохранности подроста при разработке лесосек, предлагается целый ряд решений, в том числе предложено валку деревьев осуществлять при движении задним ходом валочно-трелевочной машины в густых древостоях, а на обратном пути -сбор деревьев и их трелевку, при этом процесс срезания, валки деревьев и их трелевка в редких насаждениях осуществляется при переднем ходе машины в направлении погрузочного пункта.
