Проектирование лесных машин ЛП17А
Введение
Системы машин для лесосечных работ
Рациональный выбор системы машин для эффективного проведения лесосечных работ зависит, прежде всего, от принятого технологического процесса, а также от финансовых возможностей предприятия.
Под системой машин понимается совокупность машин и оборудования различного функционального назначения, взаимоувязанных по техническим и технологическим параметрам и предназначенных для последовательного выполнения технологического процесса лесосечных работ. Одной из наиболее эффективных форм организации работы систем машин являются комплексы (комплекты).
Комплекс (комплект) формируется для эффективного функционирования системы машин в конкретных природно-производственных условиях и характеризуется количеством машин каждого типа, последовательностью их расстановки, а также наличием и типом технологических связей между ними.
Классификация систем машин
В конце прошлого столетия головной институт лесной промышленности ЦНИИМЭ выделил в системе лесозаготовительных машин и оборудования четыре системы машин для лесосечных работ.
Первая включала валочно-пакетирующую машину ЛП-19, бесчокерный гусеничный трелевочный трактор ЛП-18Б (колесный трактор с пачковым захватом ЛТ-157 или МЛ-30), самоходную сучкорезную машину ЛП-33А. В дальнейшем в эту систему были включены бесчокерные тракторы — гусеничные ЛП-18Г и ЛТ-187.
Вторая система машин включала валочно-трелевочную машину ЛП-49 и самоходную сучкорезную машину ЛП-33, а для тонкомерных древостоев Северо-Запада страны, в том числе для лесосек со слабыми грунтами, разработана третья система машин в составе валочно-трелевочной машины ЛП-17А и сучкорезной машины ЛП-30Б.
|
|
Менее распространена четвертая система машин, которая использовалась в крупномерных древостоях Иркутской области (Красноярского края) в составе валочно-трелевочной машины ВМ-4А и самоходной сучкорезной машины ЛП-33А.
Для вывозки с лесосек деревьев, хлыстов, сортиментов, порубочных остатков, пневой древесины и технологической щепы в СССР был разработан специальный подвижной состав, как автомобильный, так и для УЖД. Это лесовозные автопоезда: легкого типа — на базе дизельного трехосного полноприводного автомобиля Урал-43204 (Урал-43204 + ГКБ-9851); среднего — на базе дизельного двухосного автомобиля МАЗ-5434 + ГКБ-9362; тяжелого — на базе дизельного трехосного автомобиля КрАЗ-6437 (КрАЗ-6437 + ГКБ-9362), двухкомплектный автопоезд ТМ-30 (КрАЗ-643701 и три прицепа-роспуска ГКБ-9362); автопоезд-сортиментовоз на базе автомобиля МАЗ-64228 (МАЗ-64228 + МАЗ-99864); автопоезда-щеповозы ЛТ-170 (КрАЗ-25851 + полуприцеп) и ЛТ-191 (МАЗ-54331 + полуприцеп) и другие специализированные автомобильные транспортные средства. В стадии разработки находились автопоезда ТМ-31 для вывозки деревьев в составе МАЗ-5434 и специального полуприцепа, обеспечивающего защиту кроны деревьев от загрязнения при движении по лесовозным дорогам; сверхтяжелый автопоезд на базе КрАЗ-8х8 и четырехосного прицепа-роспуска, а также трехосный лесовозный роспуск грузоподъемностью 20 т. Считалось, что применение новых автопоездов обеспечит рост производительности лесовозного автомобильного транспорта на 40-60%.
Известно, что в настоящее время в мире доминирует хлыстовая технология заготовки древесины, на долю которой приходится около 80% от общего объема заготовок, а в России более 90%. Данная группа технологических процессов включает в себя выполнение следующих технологических операций: валка — формирование пакета — трелевка — очистка деревьев от сучьев — погрузка древесины на лесовозный транспорт. Операция очистки деревьев от сучьев может выполняться как на лесосеке, так и на верхнем складе, до или после операции трелевки соответственно. На первичном транспорте древесины используются как гусеничные, так и колесные лесопромышленные трактора.
|
|
Виды лесозаготовительных машин
Основным способом повышения экономической эффективности проведения лесосечных работ является внедрение специализированных лесозаготовительных машин, способных выполнять валку деревьев и ряд смежных технологических операций.
Все лесозаготовительные машины можно классифицировать по следующему ряду признаков:
вид движителя:
гусеничные,
колесные,
шагающие;
число выполняемых технологических операций:
одно- и
многооперационные;
вид выполняемых технологических операций:
валочные (ВМ),
валочно-трелевочные (ВТМ),
валочно-пакетирующие (ВПМ),
валочно-сучкорезно-раскряжевочные (ВСРМ), также называемые харвестерами,
валочно-сучкорезные,
валочно-сучкорезно-трелевочные (ВСТМ),
сучкорезно-раскряжевочные (МОСР), также называемые процессорами;
по применению в сортиментной или хлыстовой технологии заготовки:
машины для хлыстовой технологии (ВМ, ВТМ, ВПМ, МОС и пр., в результате работы которых происходит заготовка деревьев или хлыстов)
|
|
машины для сортиментной технологии (ВСРМ, МОСР и пр., в результате работы которых производится заготовка сортиментов);
по ширине обрабатываемой полосы леса:
узкозахватные (без гидроманипулятора),
широкозахватные (с гидроманипулятором);
по направлению действия технологического оборудования:
фланговые,
фронтальные,
полноповоротные.
Что показывает опыт
Опыт эксплуатации валочных машин показал, что, с точки зрения эксплуатационной эффективности, необходимо стремиться к возможно более полной загрузке двигателя путем совмещения машиной нескольких технологических операций.
До снятия машин ВМ-4 с серийного производства на ее базе была создана первая в СССР валочно-трелевочная машина ВМ-4А, в настоящее время ВМ-4Б. У самой концепции валочно-трелевочных машин имеется серьезное преимущество, связанное с отсутствием необходимости в специальной трелевочной технике при разработке лесосек, в условиях, когда арендованный годичный лесосечный фонд состоит из небольших разрозненных лесосек. Привлечение большого количества техники на их разработку нецелесообразно в связи с большими затратами на частые перебазировки. Использование подобного типа машин позволяет существенно уменьшить затраты на заготовку леса в подобного рода лесосеках.
В связи с такого рода преимуществами отечественная машиностроительная промышленность освоила выпуск широкозахватных валочно-трелевочных машин ЛП-17 и ЛП-49, созданных соответственно на базе тракторов ТДТ-55А и ТТ-4. Как и исходные тракторы, эти машины предназначены для работы в насаждениях со средним объемом хлыста соответственно до 0,4 м3 и более 0,4 м3.
Сравнительно недавно на рынке появилась ВТМ ЛП-58, выпускаемая ООО «Машиностроительный завод «Коммунар». Вместе с тем, практика применения машин подобной компоновки показала, что если освободить ВТМ от операции по трелевке древесины и превратить ее, таким образом, в валочно-пакетирующую машину, можно не только вдвое поднять ее производительность, но и удлинить срок службы режуще-валочных аппаратов, которые, в таком случае, не будут в течение полусмены перевозиться на транспортных скоростях, а будут полностью загружены по прямому назначению. Это подтвердило мнение о целесообразности, в большинстве случаев, отделения трелевки древесины в самостоятельную операцию.
В настоящее время в РФ выпускается большой ассортимент валочно-пакетирующих машин, в том числе известная ЛП-19 и ее модификации, ЛП 60-01А и ТЛГ 3-12.
Сортиментная технология заготовки древесины имеет пока незначительный вес в мире. Производство сортиментов может осуществляться как у пня, так и на верхнем складе, с использованием на рабочих операциях (валке, обрезке сучьев и раскряжевке) как бензиномоторных пил, так и специальных машин — харвестеров и процессоров. Следует отметить, что в настоящее время на долю указанных машин приходится достаточно малый процент от общего объема заготовки, как в мире в целом, так и в России. Это связано с очень высокой стоимостью таких машин и запасных частей к ним, сложностью подбора квалифицированного персонала и малой пригодностью машин для природно-производственных условий большого числа регионов РФ. Поэтому отечественное лесное машиностроение никогда не было законодателем моды на такие машины, разрабатываемые, в основном в скандинавских странах.
На сегодняшний день отечественные производители выпускают следующие харвестеры: ЛП-19 с харвестерной головкой SP-650, МЛ-152, МЛ-72, и др., а наиболее известным отечественным процессором является ЛО-120, выпускаемая на базе сучкорезной машины ЛП-30Г. На наш взгляд, широкому распространению в РФ таких машин, при всех достоинствах сортиментной технологии, препятствуют их высокая стоимость и отсутствие квалифицированного персонала. Для крупных лесозаготовительных предприятий, имеющих свои стационарные разделочные площадки, в большинстве случаев более выгодна хлыстовая заготовка, позволяющая переносить раскряжевку на более производительное стационарное оборудование, осуществлять индивидуальный метод раскроя, повышая процент выхода деловой древесины, и более комплексно утилизовать заготовляемую фитомассу
ЛП-17А. Общая информация
Валочно-трелевочная машина ЛП-17А предназначена для работы на сплошных лесосечных рубках без сохранения подроста в районах с умеренным климатом.
Функциональное назначение машины — работа в режимах: валка — трелевка, валка — пакетирование.
Машина работает в лесонасаждениях со средним объемом хлыста 0,14…0,39 м3. Наиболее рациональное расстояние трелевки — до 300 м. Может быть использована для работы в равнинной и слабохолмистой местности с уклонами: летом до 20° а зимой и в сырую погоду до 14°.
Несущая способность грунтов разрабатываемых лесосек должна быть не ниже 90 кПа. Высота снежного покрова не должна превышать 1,1 м
Конструкция машины
Шасси базового трактора оснащено специальным технологическим оборудованием — гидроманипулятором, зажимным коником и передней навесной системой с толкателем. В гидроманипулятор входят следующие узлы: опорная ферма с поворотной колонной и механизмом поворота, стрела, рукоять и гидроцилиндры.
Для выполнения специальных операций при валке и укладке в коник спиленных деревьев машина оснащается следующим дополнительным технологическим оборудованием: захватно-срезающим устройством с подвеской, которые монтируются на манипулятор вместо челюстного захвата базового трактора, пантографной системой, необходимой для выравнивания вертикальной оси подвески при изменении вылета манипулятора. В пантографную систему входят два коромысла и две пары тяг.
Над кабиной оператора смонтировано специальное защитное ограждение.
Модернизированная машина ЛП-17А отличается повышенной мощностью, более совершенной конструкцией манипулятора и кабины, а также повышенной надежностью как самого трактора, так и технологического оборудования.
Предназначена для работы на сплошных лесосечных рубках без сохранения подроста в лесонасаждениях со средним объемом хлыста более 0,4 м3. Диаметр дерева в плоскости пропила не более 65 см).
Валочно-трелевочная машина ЛП-17А - на базе трактора ТБ-1М на раме которого установлена поворотная колонна с манипулятором. На колонне расположены стрела и рукоять. На рукоять посредством подвески крепится ЗСУ. На раме трактора установлены коник и щит. Спереди трактора навешен толкатель.
Манипулятор приводится в движение при помощи поворотной колонны и гидроцилиндров стрелы и рукояти. Поворот колонны осуществляется одной зубчатой рейкой (у машины ЛП-17А двумя).
Подвеска ЗСУ осуществляет движение в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Поворотом подвески в горизонтальной плоскости задают направление валки, а поворотом в вертикальной плоскости ориентируют ЗСУ, а следовательно, и его режущий механизм перпендикулярно дереву. Поворот подвески осуществляется рейкой, которая входит в зацепление с валом-шестерней и служит аналогично механизму поворота колонны штоками гидроцилиндра. Захватно-срезающее устройство, как и у машины ЛП-17А, предназначено для захвата, спиливания, направленной валки и удержания деревьев при укладке их в коник или на грунт в зависимости от режима валки. Все исполнительные органы для выполнения перечисленных элементов операций смонтированы в общем корпусе (раме) сварной конструкции. Зажимные рычаги приводятся в действие гидроцилиндрами.
Для защиты механизма срезания и особенно его пильной шины в нижней части рамы ЗСУ имеется ограждение.
Для направленной валки спиленных деревьев на раме приварена стойка, имеющая упор, который совместно с зажимными рычагами создает валочный момент.