2.4Трелевка деревьев

2.4.1Виды и способы трелевки

Трелевка, как и валка_, относится к основным операциям технологического процесса на лесосеке. Она является переместительной операцией, т.е. в процессе взаимодействия средств труда с предметом труда последний изменяет свое положение в пространстве. Трелевкой называется процесс перемещения древесины с лесосеки к месту ее погрузки на лесовозный транспорт. Трелевка является одной из наиболее трудоемких операций, связанных с большими энергетическими затратами. В общем объеме затрат по заготовке древесины трелевка составляет около 30 %.

Хотя трелевка и относится к переместительным операциям, однако она существенно отличается от транспортных работ. Выполняется она при полном отсутствии дорог на любых грунтах летом и по снежной целине зимой. Устраиваемые волоки не создают особого комфорта перемещению трелевочных средств.

Для вывозки древесины с лесосек применяют следующие виды трелевки: тракторная, канатно-лебедочная и прочие виды. К последним можно отнести виды трелевки с применением воздушно-трелевочных средств, использование гравитационных методов.

По виду перемещаемых лесоматериалов различают трелевку деревьев, хлыстов и сортиментов. По способу перемещения лесоматериалов выделяют трелевку волоком, в полупогруженном, полунавесном состоянии и в полностью погруженном или подвешенном состоянии. При трелевке волоком лесоматериалы перемещаются по поверхности грунта, соприкасаясь с ней по всей длине. В полупогруженном состоянии один конец ствола дерева или пачки помещают на трактор (в полунавесном состоянии подвешивают к канату), а другой конец перемещается по поверхности грунта. В полностью погруженном или подвешенном состоянии лесоматериалы перемещается трелевочным средством, не касаясь поверхности грунта (на кониках или на канатах).

Трелевку могут производить за комли или за вершины хлыстов и деревьев.

Наибольшее распространение имеет тракторная трелевка – ей трелюют до 87 % древесины. Остальные 13 % приходятся на канатную трелевку.

Однако следует отметить, что в связи с все увеличивающимся вниманием к экологическим проблемам, для минимизации ущерба природе начинают применять способы трелевки, при которых практически исключается контакт заготовляемых лесоматериалов с поверхностью земли. К таким способам можно отнести воздушную трелевку.

2.4.2Тракторная трелевка

Наиболее эффективно применение тракторной трелевки на сухих, плотных незаболоченных грунтах и при сравнительно ровном рельефе (с уклоном до 15 °). При уклонах свыше 22 ° тракторы не могут быть использованы также из-за того, что нарушаются условия смазки двигателя и возрастает опасность эрозии почвы. Несмотря на такие ограничения, тракторная трелевка имеет ряд преимуществ, которые обеспечили ее такое широкое применение. К преимуществам тракторной трелевки можно отнести мобильность трелевочных агрегатов, их универсальность, сравнительную простоту технологического оборудования. Трактора доставляют древесину к любому пункту лесовозной дороги, при этом может производиться также погрузка и разгрузка древесины.

К недостаткам тракторной трелевки можно отнести ограниченность ее применения по условиям рельефа и состояния грунта, а также значительные затраты мощности на процесс трелевки.

Для трелевки могут использоваться специальные тракторы и тракторы общего назначения. Основной объем трелевочных работ при лесозаготовках выполняют специальные тракторы. В нашей стране наибольшее распространение получили гусеничные тракторы, что объясняется спецификой размещения основных лесодобывающих районов в условиях бездорожья, с наличием переувлажненных грунтов, с многоснежными зимами и заледенелыми трассами. Для обеспечения хорошей проходимости и маневренности в таких условиях, получения ровного и мягкого хода гусеничные тракторы имеют упругую (балансирную) подвеску. Это дает возможность получить высокую проходимость и свободно преодолевать препятствия (валежник, пни, колдобины) при движении в условиях лесосеки.

В качестве базовых тракторов на лесозаготовках используют гусеничные тракторы Онежского тракторного завода ТДТ-55А (рис. 16) (мощность двигателя 61 кВт) и Алтайского ТТ-4М (мощность двигателя 96,5 кВт). С учетом разности по мощности трактор ТДТ-55А используют для трелевки хлыстов и деревьев меньшего размера со средним объемом хлыста до 0,4 м³, а трактор ТТ-4М, соответственно, для более крупномерной древесины со средним объемом хлыста более 0,4 м³.

Наибольшее распространение трелевочные тракторы указанных марок с технологическим оборудованием для чокерной трелевки получили при валке леса моторизованным инструментом. В этом случае схемы разработки лесосек и способы валки деревьев выбирают с учетом их удобства для чокеровки, размещая деревья или хлысты вершинами или комлями в сторону трелевочных волоков.

Трактор с канатно-чокерным оборудованием (рис. 17, а) имеет лебедку 1, собирающий канат 2, погрузочное устройство и гидроцилиндр 4 подъема и опускания щита 3. Он оборудован гидросистемой. Лебедка и погрузочное устройство установлены на раме трактора за его кабиной. Лебедка однобарабанная реверсивная служит для формирования пачек деревьев (хлыстов), затаскивания одного конца пачки по щиту на коник и удержания пачки во время трелевки. Погрузочное устройство представляет собой откидной щит на шарнирной гидроуправляемой раме с блоком для каната. Управление погрузочным устройством производится с помощью гидроцилиндра 4. Чокер 2 (рис. 17, б) представляет собой отрезок стального каната, на концах которого закреплены кольцо 1 и крюк 3 Кольцо и крюк крепятся посредством замков клинового типа, Чокеры имеют длину 1,5...2,5 м. В комплект входят 10...20 чокеров различного диаметра для чокеровки деревьев (хлыстов) различных размеров и собирающий канат 5. Один его конец крепится к барабану лебедки, а второй имеет заплетенную петлю, в которую вставляется замок 4 в виде разрезного кольца. Чокеры к собирающему канату присоединяют, продевая его конец (имеющий петлю) через кольца чокеров и стопоря разрезным кольцом. Чокеровщик (иногда с помощью тракториста) закрепляет чокеры за концы стволов трелюемых хлыстов или деревьев и с помощью лебедки зачокерованные деревья, (хлысты) подтягиваются к трактору, поднимаются на его щит, образуя пачку, и в полупогруженном состоянии трелюются к лесопогрузочному пункту.

Эксплуатационная надежность тракторов этих заводов была проверена на протяжении десятилетий их работы в тяжелейших условиях Европейского Севера, Сибири и Дальнего Востока. Это обстоятельство, а также отсутствие специальных заводов, послужило толчком к тому, что эти тракторы становились базой для создания многих лесосечных машин в России. Трелевочный трактор ТДТ-55А имеет модификации ТДТ-55А-05 и ТДТ-55А-13. Трактор первой модификации отличается от базовой модели тем, что на нем установлен более мощный двигатель Д-245Л, а особенностью второй модификации является увеличенная ширина гусениц до 640 мм, благодаря чему обеспечивается высокая проходимость по грунтам со слабой несущей способностью, при этом среднее удельное давление на почву снижено до 0,028 МПа.

Модифицированный трактор ТТ-4М в сравнении с базовым ТТ-4 обладает повышенной проходимостью, большей тяговой силой, улучшенными условиями работы и безопасности. Трактор выполнен с передним расположением кабины, обеспечивающим хороший обзор, обширное пространство для монтажа различного технологического оборудования. Модульная кабина со встроенным каркасом безопасности герметизирована, термо-шумо-вибро-изолирована, имеет высокопрочные стекла, оборудована поворотным сидением, дополнительным задним пультом управления, эффективной системой обогрева и вентиляции. Для повышения эффективности использования в конкретных условиях эксплуатации данный трактор также как и ТТ-4М вместо штатной гусеницы шириной 550 мм может оснащаться гусеницами шириной 500 и 600 мм. Трактор может быть оборудован толкателем и бульдозером.

Трактор ТТ-4М-0,1 предназначен для использования в качестве тягово-транспортно-энергетического шасси машин разнообразного назначения. Возможность применения его с канатно-чокерным технологическим оборудованием не исключена. Трактор может дополнительно оборудоваться большим гидробаком, задним валом отбора мощности. На тракторе обеспечена возможность независимого съема мощности с носка коленвала (до 79,3 кВт).

Для трелевки крупномерных лесоматериалов может использоваться вновь созданный трактор МТ-5, который может заменить трактор ТТ-4М. Шасси данного трактора может быть использовано в качестве тягово-транспортно-энергетической базы машин и агрегатов для машинизации работ в лесной промышленности. Трактор имеет традиционную для отечественных лесопромышленных тракторов компоновку – переднее расположение двигателя и ассиметрично установленную кабину оператора, заднее расположение трансмиссии. Все основные и вспомогательные механизмы смонтированы на раме трактора, что обеспечивает возможность монтажа на его шасси разнообразного шлейфа лесозаготовительного оборудования, в том числе и ранее созданного для трактора ТТ-4М.

Для трелевки тонкомерных и средней крупности лесоматериалов со средним объемом хлыста от 0,14 до 0,5 м³ можно использовать трактор ТЛТ-100. Трактор оборудован новой кабиной, отвечающей всем действующим нормам по условиям труда оператора с установленным на ней поворотным сиденьем, а также имеет ходовую систему повышенной проходимости. Трактор ТЛТ-100-04 отличается от ТЛТ-100 тем, что на нем установлены гусеницы на 40 мм больше (480 мм), что позволяет повысить проходимость по грунтам и соответственно снизить среднее удельное давление на почву. Трактор имеет ведущий мост с двухступенчатой бортовой передачей. Трактор ТЛТ-100-06 отличается от предыдущих моделей повышенной надежностью ходовой системы и трансмиссии. Благодаря увеличенной опорной поверхности гусениц трактор обладает высокой проходимостью, поперечной и продольной устойчивостью, а рычажно-балансирная подвеска обеспечивает трактору плавность хода по пересеченной местности. ТЛТ-100-06 комплектуется гусеницами со стальными цельнолитыми звеньями шириной 640 мм, соединенными плавающими пальцами. Благодаря этому фактору среднее удельное давление на почву снижено до 0,0307 МПа.

При малообъемных лесозаготовках используется трелевочный трактор на гусеничном ходу ЛМТ-3 с мощностью двигателя 18,7 кВт. В технологическое оборудование трактора входит лебедка и откидной щит с блоком для каната.

Наряду с трелевочными тракторами на гусеничном ходу при трелевке лесоматериалов используют тракторы с колесным ходом. Трелевочный трактор МТ-126 предназначен для трелевки древесины при сплошных рубках, выборочных и рубках ухода. Трактор применим для работы в системе с харвестером или валки ручным моторным инструментом. У данного трактора полное соответствие с действующими в Российской Федерации лесоводственно – экологическими требованиями к технологическим процессам лесосечных работ и рубок ухода. Наибольший объем трелюемой пачки достигает 6 м³.

Трелевочный трактор ТТР-401 предназначен для трелевки деревьев и хлыстов с лесосек, формирования пачек при выборочных рубках и рубках ухода за лесом. Может работать в любое время года при температурах окружающего воздуха от минус 40 до +40°С на равнинной и пересеченной местности. Кроме чокерного оборудования имеется бульдозерный отвал, защитное ограждение кабины, капота, фар, нижней части трактора и ниппелей шин. Задние колеса усилены. Соответствует требованиям безопасности к лесным машинам, что подтверждено сертификатом Российской Федерации. Хорошие тягово-сцепные качества и проходимость обеспечивают высокую производительность трактора. Отличается надежностью, неприхотливостью и простотой в эксплуатации.

Технологическое оборудование для чокерной трелевки наиболее простое, но оно обязательно требует наличия ручного труда, причем рабочий находится в тяжелых и опасных условиях. Поэтому на базе этих же тракторов было разработано технологическое оборудование, обеспечивающее бесчокерную трелевку.

Для бесчокерной трелевки используют гидрозахваты. Для формирования пачки деревьев серийно выпускают тракторы с гидроманипуляторами ТБ-1М и ЛП-18А. Базой ТБ-1М (рис. 18) является трактор ТДТ-55А. К технологическому оборудованию относятся стреловой гидроманипулятор, захват, установленный шарнирно, зажимный коник рычажного типа с канатной обвязкой деревьев и бульдозерный отвал. С помощью манипулятора производятся поштучный сбор деревьев и формирование из них пачки в конике трактора. Наиболее эффективно применение трактора ТБ-1 в условиях равнинного рельефа при среднем объеме хлыста до 0,4 м. Для трелевки крупномерного леса используют машину ЛП-l8А на базе трактора ТТ-4 (рис.19). Она оборудована гидроманипулятором и щитом с увязочным устройством.

С появлением машинной валки леса на лесосеке стали укладываться пакеты из стволов. Это позволило повысить эффективность бесчокерной трелевки за счет оборудования тракторов с гидроманипуляторами клещевыми (пачковыми) захватами. Формирование пачки в кониках производится в этом случае из одного или нескольких пакетов. При движении трактора пачка удерживается не в конике, а в самом захвате. Такое технологическое оборудование имеют гусеничные тракторы-пачкоподборщики ЛТ-154 (рис.20) на базе трактора ТТ-4. Технологическое оборудование трактора состоит из стрелы, клещевого захвата, лебедки, толкателя.

При работе на более сухих и плотных грунтах можно использовать пачкоподборщик с большей скоростью перемещения – ЛТ-157, который устанавливается на колесном тракторе общего назначения Т-150К. Аналогичный пачкоподборщик создан на более мощном тракторе К-703 (ЛТ-40).

Трактор ЛТ-157 (рис. 21) оснащают технологическим оборудованием для бесчокерной или чокерной трелевки. В первом случае для захвата и трелевки пачки деревьев за кабиной трактора устанавливают стрелу в виде арки, щит и лебедку. На верхнем кронштейне арки навешивают пачковый захват, который удерживает пачку тяговым канатом лебедки. При чокерном варианте в качестве погрузочного устройства используют ту же арку, но без захвата и кронштейна. С помощью лебедки деревья или хлысты подтаскивают к трактору, конец сформированной пачки размещают на щите, удерживают ее при движении и освобождают пачку после сбрасывания со щита.

Из тракторов общего назначения для трелевки можно использовать гусеничные тракторы ЛТ-75М, Т-100М, Т-130. Чокерные приспособления у них крепят к прицепной серьге трактора. Сравнительно небольшой клиренс этих тракторов снижает их проходимость и соответственно ограничивает их использование.

Канатно-чокерное оборудование тракторов общего назначения (рис. 16, в) включает два собирающих каната 1, чокеры 2, замки 3 и двурогий крюк 4. Один конец собирающего каната имеет петлю для стопора, а второй — кольцо, набрасываемое на двурогий крюк трактора. Кроме этого, необходимо иметь два тяговых каната, аналогичных собирающим, длиной 2,5…3 м. После формирования пачки, выполняемого ходом трактора, собирающие канаты заменяют на тяговые, кольца которых надевают на двурогий крюк, а в петли вставляют стопоры.

Преимущественно на рубках ухода для трелевки широко используют сельскохозяйственные колесные тракторы Т-25, Т-40, Т-40А, МТЗ-80, МТЗ-82. Они могут выполнять чекерную и бесчокерную трелевку. Типичным агрегатом для чокерной трелевки лесоматериалов при рубках ухода является трактор МТЗ-52, оборудованный лебедкой ЛТН-1, устанавливаемой сзади на навеску трактора, и бульдозерным ножом, установленным спереди (рис. 22). Чокерное приспособление включает в себя указанную лебедку с канатом, комплект чокеров, трелевочный щит, гидрооборудование и карданную передачу. При использовании тракторов для бесчекерной трелевки у них на навеску ставят гидрозахват "Муравей" или ПТБ-4,5.

Рабочим органом трелевочного оборудования «Муравей» служит клещевой захват. Раскрытие и закрытие клещей захвата осуществляется с помощью гидроцилиндра. Для подтрелевки отдельных деревьев к пачке дополнительно на вертикальном блоке крепится канат. Рама, на которой устанавливается клешневой захват, подсоединяется к задней навеске трактора типа МТЗ-80 или Т-40. Для выравнивания торцов деревьев и скручивания их в более плотный штабель впереди трактора навешивается бульдозерный отвал. Процесс работы трелевочного агрегата заключается в следующем. Трактор подъезжает задним ходом к заранее сформированной пачке деревьев с разведенными клешнями захвата. Опустив их на комлевую часть пачки, тракторист закрывает захват, поднимает его с лесоматериалом в транспортное положение и трелюет его к месту погрузки или разделки, перемещаясь по волоку. Указанная операция повторяется в той же последовательности. В случае добора деревьев к пачке используется трос на вертикальном блоке.

Из зарубежных конструкций машин аналогичного назначения (бывшая Югославия) можно отметить трактор JМТ-531, который дополнительно к захвату оснащен двухбарабанной лебедкой с механическим управлением (рис.23). Средняя производительность на трелевке составляет 12..15 м³ в смену при расстоянии до 500 м и 23…25 м³ в смену при расстоянии до 100 м.

При трелевке древесины от сплошных рубок и рубок ухода при объеме хлыста до 1,5 м³ используется устройство бесчекерное трелевочное УБТ-1 (рис. 24), которое навешивается на заднюю навеску сельскохозяйственных тракторов класса тяги 9…14 кН (разработанной Украинской сельскохозяйственной академией и Апшеронским заводом «Лесхозмаш»).

Основными преимуществами трелевочного устройства УБТ-1 перед аналогами являются: возможность забора хлыстов или пачек древесины, лежащих под углом до 90 ° к продольной оси трактора, что предотвращает дополнительное маневрирование агрегата и уменьшает затраты времени на захват груза; копирование трелюемым грузом неровностей почвы в вертикальной плоскости в процессе движения агрегата, что снижает нагрузки на элементы конструкции агрегата; предотвращение выпадения трелюемой пачки деревьев или хлыстов из челюстей захвата при движении агрегата; защита гидропривода от перегрузок, повышающая надежность его работы и ресурс.

На тракторах МТЗ-80, МТЗ-82 может устанавливаться и более сложное технологическое оборудование ПДТ-0,3 (подтрелевщик древесины) с гидроманипулятором, которое вытаскивает сортименты и небольшие по размерам хлысты и деревья с пасек и формирует в технологическом коридоре пачки, которые трелюются другими тракторами. Технологическое оборудование подтрелевщика навешивается на трактор МТЗ-52 или МТЗ-82 и включает в себя поворотную колонну, лебедку, стрелу гидроманипулятора, захват, аутригеры, бульдозерный отвал, ограждение. К этой машине может присоединяться трелевочная тележка, тогда ПДТ-0,3 сам может трелевать пачки на верхний склад.

Эффективность использования трелевочного оборудования объективно оценивается его производительностью. При трелевке древесины ее можно определить по формуле, аналогичной (28):

,

где  – сменная производительность трелевочного оборудования, м³;

 – время смены;

, ,  – затраты времени, соответственно, на подготовительно-заключительные работы, обслуживание и отдых и личные надобности;

 – объем трелюемой пачки, м³;

 – время цикла работы.

Объем трелюемой пачки определяется так называемой рейсовой нагрузкой трактора, которая рассчитывается аналитически и замеряется в натуре. Она зависит от марки трактора, его энергетических возможностей, размеров трелюемой древесины, способа трелевки (за комли или за вершины) и составляет величину от 3-х до 6-ти кубометров.

Наибольшие сложности представляет определение циклового времени, которое еще называют нормативом оперативного времени

,

где  – число приемов, выполняемых с использованием технологического оборудования при трелевке древесины .

В зависимости от способа трелевки, вида оборудования, выполняются следующие приемы: движение трактора с грузом и порожним; маневровые работы на лесосеке; разматывание тягового каната и подача чокеров к деревьям; чокеровка; захват пачки; формирование пачки; сброс пачки; выравнивание комлей и окучивание деревьев.

Поскольку энергетические возможности тракторов различные, разное технологическое оборудование, способы и расстояние трелевки, скорости перемещения, значение Т колеблется в широких пределах – от нескольких минут до 20…30 мин. Также в широких пределах получается и производительность трелевочных агрегатов – от 50 до 400 м³ в смену.