15142 (История внедрения механизации на лесозаготовках), страница 2

Период 30-40-х годов характерен исключительной интенсивностью опытных работ по созданию переносных механических цепных пил, и результатом этой работы явилось создание вскоре после Великой отечественной войны новой модели электропилы ЦНИИМЭ - ВАКОПП. Будучи почти вдвое легче своих предшественниц, пила ВАКОПП с 1946 года находит широкое применение в лесной промышленности. Одновременно в лес поступают передвижные электростанции ПЭС-12-50 нормальной частоты тока (50 Гц), мощностью 12 кВт.

Однако наряду со значительным снижением общего веса электропила ВАКОПП имела недостаточную рабочую длину шины (500 мм) и малую мощность двигателя - 1,3 кВт.

Подлинную техническую революцию в механизации валки леса произвела пила ЦНИИМЭ-К5. В ней был применен электродвигатель повышенной частоты тока (200 Гц). Вместо 3000 оборотов в минуту вал электродвигателя развивал 12000 оборотов, что и позволило снизить вес двигателя более чем вдвое, не уменьшив при этом его мощности (1,3 кВт).

В дальнейшем научные организации и отдельные изобретатели, используя электродвигатели повышенной частоты тока, создали ряд конструкций облегченных электропил. В это же время началось серийное производство электропилы модели ПЭП-3.

В 1949 году началось серийное производство бензомоторных пил, которые оказались значительно эффективнее на лесосеках, удобнее в управлении, чем электропилы. Десятилетиями царствовала на делянках бензопила «Дружба", названная так создателями в честь 300-летней годовщины воссоединения Украины с Россией.

В ее конструкцию вводились новый глушитель, одноручейный съемный стартер, улучшалась система зажигания, были упрочнены многие узлы и детали пилы. В модификации «Дружба-60» мощность на двигателе пильной цепи достигала 3,5 л.с. На смену «Дружбе» впоследствии пришли более совершенные пилы «Урал», «Тайга».¹

Но лесозаготовка - это не только валка. Трелевка, вывозка леса - неотъемлемые составляющие лесозаготовительных работ. Интересна конструкция первой нашей трелевочной лебедки ТЛ-3. Эта трехбарабанная лебедка, выпускавшаяся с 1947 года, была весьма совершенной для своего времени. В лесозаготовительной промышленности в конце 30 - х - начале 40 - х гг. работало более двух с половиной тысяч газогенераторных тракторов и автомобилей.

Создание лесозаготовительных машин шло одновременно по всем фазам производственного процесса. Для механизированной трелевки в первое время использовались гусеничные тракторы общего назначения, с применением пэнов, металлических листов, прикрепленных к машине, заимствованных из зарубежной практики.

Созданием первого специального трелевочного трактора в послевоенные годы занялись ученые Ленинградской лесотехнической академии ЦНИИМЭ, конструкторы Кировского завода и Гипролесмаша. Жорж Яковлевич Котин, конструктор знаменитого танка Т-34, со своими коллегами-танкостроителями буквально за два года создали первую лесопромышленную машину - трелевочный трактор КТ-12, выпущенный в 1948 году. Долгие годы он был основной машиной, применяемой на трелевке. ¹

Трактор был оснащен газогенераторным двигателем, работающим на топливной чурке. Топливная чурка представляла собой кубики 50 на 50 мм, нарезанные, как правило, из березы, имеющей высокую теплотворную способность и меньший спрос, в отличие от строительного леса или пиловника других пород. Освоение производства лесопромышленных тракторов КТ-12 было поручено Кировскому машиностроительному заводу в Ленинграде. В последующие годы на смену маломощному КТ-12 пришел ТДТ-40 с более мощным дизельным двигателем. Подготовленную документацию для выпуска нового трактора передали на вновь созданный Минский тракторный завод.

Одновременно с тракторной трелевкой в значительных объемах применялась гужевая. Она базировалась на специальных тележках и приспособлениях. Для этого изготавливались захваты клещевого типа. На гужевой трелевке обеспечивалась очень высокая производительность — от 7,5 до 20 куб. м леса в смену в зависимости от объема заготовленного сырья и расстояния.

Позднее массовое производство трелевочных тракторов было создано на базе Онежского оружейного завода. Онежский тракторный завод стал лидером мирового лесного тракторостроения для лесозаготовок, самой удачной моделью которого стал ТДТ-55 — знаменитая «55»-ка. За 50 лет предприятие выпустило более 300 тысяч лесопромышленных тракторов и баз для различных машин лесного хозяйства, позволивших увеличить объемы заготовок леса в СССР до 400 млн куб. м в год. ¹

Дальнейшее развитие машиностроения позволило выйти на щадящие технологии лесозаготовки. В связи с этим с 60-х годов в мире началось интенсивное строительство тракторов на колесной базе. Появился синтетический каучук, новые технологии изготовления шин с улучшенными зацепами различного профиля и давления. Это позволило создать новые движители и получить более универсальные машины. Колесные тракторы более быстроходны и маневренны, чем гусеничные, и в процессе эксплуатации наносят меньше повреждений почвенному покрову и растительности леса.

Древесина — это не только хлысты, бревна и доски, но и сучья, ветки, кора, верхушки деревьев. До недавних пор их оставляли на лесосеке, где они гнили, подавляя своей массой молодые растения. Положение изменилось после появления машины-утилизатора. Длинной рукой-манипулятором она собирает отходы производства и переправляет в жерло рубильной установки, превращающей их в технологическую щепу — ценнейшее сырье для химической промышленности.

Техника облегчила труд лесорубов. Но возросли психологические нагрузки, испытываемые операторами валочных, трелевочных и других машин. Ежедневно им приходится выполнять одни и те же операции — выезд на рабочую позицию, захват дерева, срезание его, укладка, разделка. Выход из создавшейся ситуации удалось найти благодаря развитию электроники.

Микропроцессоры позволили создать многофункцикииональные агрегаты, сначала громоздкие и маломаневренные, но с каждым годом все более совершенные.

В 80-90-е ХХ века большинство машиностроительных компаний начали выпуск именно таких многооперационных машин — харвестеров и форвардеров.

Харвестеры (от англ. harvester — жнец, собиратель урожая) — многооперационные лесосечные машины, предназначенные для выполнения комплекса операций: валка, обрезка сучьев, раскряжевка и пакетирование сортиментов при проведении сплошных и выборочных рубок, а также рубок ухода.

Форвардеры (от англ. forwarder — перевозчик, экспедитор) — самозагружающиеся машины для трелевки сортиментов. В технологические задачи этих машин входит сбор, подсортировка, доставка сортиментов от места заготовки до лесовозной дороги или склада и штабелевка сортиментов. Конструкция оборудования форвардеров состоит из погрузочного модуля — манипулятора и грузового модуля — тележки. Средняя производительность форвардеров при работе после харвестера — 12 кубических метров в час. Один комплекс «харвестер плюс форвардер» может заменить до 80 работающих на лесосеке по традиционной технологии. Объемы заготавливаемой древесины несопоставимы с ручным трудом — по традиционной технологии бригада из семи-восьми человек заготавливает 7—8 тысяч кубометров за год, а связка «харвестер — форвардер», позволяет заготавливать до 60 тысяч и более. Производительность заготовки древесины на одного человека возрастает примерно в восемь раз. ¹

Иным стало и рабочее место водителя, которого лишь в силу традиции именуют лесорубом или трактористом. Это удобная, просторная кабина с круговым обзором, в которой поддерживается заданный микроклимат. Она сохраняет горизонтальное положение независимо от рельефа местности.

Современные агрегатные машины позволяют совмещать большинство операций. Приход в лес новой техники инициирует изменение всей технологии лесозаготовок.

Таким образом, орудия труда лесозаготовителей на протяжении столетий почти не менялись. Топор и пила долгое время были их основными орудиями. Интенсивное развитие инженерной мысли в ХIХ в. привело к совершенствованию лесозаготовительных механизмов, появлению первых лесоповалочных машин. Научно - техническая революция в ХХ веке произвела революцию и в механизации лесозаготовок, где сегодня используются многооперационные автоматизированные механизмы.

2. Становление и тенденции развития современных технологических процессов лесозаготовок

На современном этапе основное распространение на лесозаготовках получили три технологии, базирующиеся на различных способах трелевки древесины. При этом способ трелевки определяет характер и технологию выполнения других операций лесозаготовок (валку, пакетирование, обрезку сучьев, погрузку).¹

Первая технология - технология заготовки и трелевки древесины целыми деревьями. В данном технологическом процессе после валки дерева оно в целом виде трелюется к погрузочному пункту. На погрузочном пункте производится обрезка сучьев, а затем погрузка полученных хлыстов на лесовозный автомобильный транспорт.

Вторая технология близка к первой, поскольку в её основе лежит перемещение по лесу (трелевка) также длинномерного груза - хлыста. Эта технология получила название хлыстовой. В данном технологическом процессе после валки дерева оно уже не в целом виде трелюется к погрузочному пункту. У пня производится обрезка сучьев. Погрузку хлыстов на автомобильный транспорт проводят сразу после трелевки.

Валка деревьев и обрезка сучьев в подавляющем большинстве случаев производятся бензопилами, а трелевка - чокерными трелевочными тракторами, или бесчокерными манипуляторного типа «Форвардер».

Третья технология - технология заготовки и трелевки древесины сортиментами. В этом технологическом процессе дерево валится, после чего прямо у пня производится обрезка сучьев и раскряжевка (поперечная разделка) хлыста на сортименты различной длины. Сортименты формируются в пачки. После этого производится их погрузка на самозагружающееся трелевочное средство и перемещение в полностью погруженном положении к лесовозной дороге. У дороги лес складируется, а затем грузится на автопоезда и вывозится потребителям. При этом придорожные лесные склады имеют значительно меньшую площадь в сравнении с площадью складов при заготовке леса целыми деревьями. На них не сосредотачивается мощная сучкорезная и погрузочная техника.

В техническом плане основу современной сортиментной (или как её называют последнее время - скандинавской) технологии составляют валочно - сучкорезно - раскряжевочные машины манипуляторного типа (харвестеры) и самозагружающиеся машины для трелевки сортиментов в полностью погруженном положении - подборщики - сортиментовозы (форвардеры). Такая система машин обепечивает заготовку 85-90% всей древесины в скандинавских странах. В России в последнее десятилетие сортиментная технология нашла распространение в форме применения ручного бензомоторного инструмента на валке, обрезке сучьев и раскряжевке, и форвардеров - на трелевке.

Применение той или иной технологии определяется массой различных обстоятельств. На сегодня невозможно предложить одну универсальную технологию и систему машин, которые бы удовлетворяли целому комплексу порой противоречивых требований: максимальной производительности, низкой себестоимости, высокой надежности, социальной и экологической устойчивости, уровню обученности работающего на данной территории населения, местным традициям и пр.

Первые две технологии наибольшее распространение получили в России и Северной Америке, т. е. странах, где лесозаготовки ведутся в наиболее крупных объемах на крупноконцентрированных лесосеках в так называемых диких лесах, владельцами которых является государство, осваиваемых в первую очередь рубками главного пользования.

Такое ее широкое применение в названных странах объясняется тем, что основной объем лесозаготовок здесь ведется в лесах естественного происхождения с разновозрастным древостоем хвойных и лиственных пород, характеризующихся большим количеством пороков древесины. Это требует разделки и рассортировки древесины по большому числу типоразмеров. Кроме того, лесозаготовительные предприятия значительно удалены от потребителей. ¹

Технология заготовки леса целыми деревьями и хлыстами при сплошной вырубке позволяет наиболее легко восстанавливать леса методом, при котором в качестве семенных деревьев оставляют на корню 40-70 лучших деревьев на гектаре. Это обеспечивает быстрое и надежное воспроизводство древостоя. Естественному лесовозобновлению может способствовать и обнажение почвы в результате трелевки деревьев или хлыстов. Достаточно эффективно может решаться вопрос механизированного крупномасштабного искусственного лесовозобновления.

В прошлом на севере России, США и Канаде достаточно широко была распространена и сортиментная технология Однако высокий уровень немеханизированного ручного труда с одновременным появлением в 50 - 60 -е годы мощных машин и механизмов для осуществления высокопроизводительных лесозаготовок целыми деревьями и хлыстами на долгие годы снизил степень применения сортиментной технологии.

В Скандинавских странах развитие технологий и механизации лесозаготовок пошло по иному пути. Большое число частных лесовладельцев (в Швеции 51% лесных земель принадлежат частникам, 33% компаниям и только 9% государству; в Финляндии 62% лесов находится в частном владении, 8% принадлежат компаниям и около 25% государству) с разрозненными по всей территории лесными наделами явилось сдерживающим фактором на пути распространения первых двух технологий и присущих им методов машинизации лесозаготовок. Появившиеся в 60-е годы первые образцы классических трелевочных машин не привели к ожидавшемуся технологическому буму в лесу. И сегодня доля первых двух технологий в скандинавских лесах вряд ли составит 1%. ¹

В то же время наблюдается возрождение сортиментной технологии лесозаготовок, но уже на новом уровне, в России и Северной Америке.

Сокращение запасов древесины в промышленно развитых районах и наличие трудностей в освоении диких лесов на новых малонаселенных территориях, не имеющих широких дорожных сетей и системы перерабатывающих предприятий, а также увеличение внимания общества к экологическим последствиям освоения лесов приводит к необходимости пересмотра лесной политики в этих странах в направлении увеличения объемов проведения выборочных рубок и рубок ухода за лесом. В связи с этим возрастает интерес и к сортиментной технологии лесозаготовок, позволяющей наиболее производительно механизировать эти виды рубок с учетом современных экологических требований. ¹