X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Целью данной работы является анализ существующих технологий лесосечных работ и определение наиболее перспективного технологического процесса.

В зависимости от вида лесоматериалов, вывозимых с лесосеки, технологические процессы лесосечных работ подразделяются на три группы: технология хлыстовая, сортиментная и технология обработки древесины полудеревьями.

Хлыстовая технология. При хлыстовой технологии заготовки деревья спиливают у корня, трелюют на верхние склады, там их очищают от сучьев и грузят в виде хлыстов на автопоезд, затем передвигаясь по лесовозным дорогам хлысты доставляют на нижние склады. Технологический процесс хлыстовой заготовки древесины следует применять в случае, когда последний рез не бросается на месте работ и весь заготовленный лес вывозится. Высокопроизводительные стационарные установки для разделки деревьев используются на крупных лесопромышленных складах, для рабочих условия работы тут будут более благоприятнее, чем в лесу. Это полезно сказывается на качестве продукции и производительности труда.

Заготовка деревьев производится как полностью механизированным способом, так и при помощи бензомоторных пил совместно с трелёвочными тракторами канатно-чокерного исполнения. Часть операций первичной обработки древесины может быть перенесена с лесосеки на полуавтоматические раскряжёвочные линии нижнего склада, что является одним из преимуществ хлыстовой лесозаготовки. Из за чего появляется возможность комплексного использования всей биомассы хлыста, повышается добротность выпускаемой продукции, повысить условия труда рабочих и уменьшить количество травм.

Для заготовки стволов пригоден хлыстовой способ. При хлыстовом способе механизмы просты по своей технологичности и могут выполнять работу на более крутых склонах, нежели техника сортиментной заготовки, так как она технически сложнее и дороже. К слабой стороне хлыстовой технологии относится то, что она не совсем подходит к рубкам прореживания и требует большего количества механизмов и крупных складов.

Большую роль в снижении объёмов вывозимого леса в хлыстах сыграли Правила дорожного движения, запрещающие выезд хлыстовозов на дороги общего пользования, а так же истощение освоенных в советские годы лесных массивов и резкое сокращение объемов строительства специальных лесовозных дорог. Комплексность использования древесного сырья при хлыстовой технологии обычно больше, поскольку при сортиментной, последний рез обычно бросается в лесу[1].

Сортиментный способ. Следующий же способ, сортиментный, более экологичен, чем хлыстовой. При трелёвке древесина меньше повреждается и загрязняется. Первостепенным преимуществом сортиментной технологии является возможность доставки сортиментов различных назначений прямо на перерабатывающие предприятия, минуя нижний склад.

Преимущества сортиментной заготовки:

- имеет место вывозка по дорогам общего пользования, где из-за ограничения по длине автопоезда вывозка в хлыстах невозможна;

- кусковые отходы не перевозятся, которые образуются при откомлёвке, так как сбыточный рынок на них вдали от предприятий ЦБК отсутствует;

- возможность приобрести высококачественную и производительную технику у ведущих зарубежных фирм в долгосрочное пользование;

- древесину можно продать прямо на верхнем складе на условиях самовывоза из-за улучшения гибкости транспортной логистики и политики сбыта;

- подрост сохраняется лучше, и деревья, оставляемые на корню повреждаются меньше

- при движении машина, приминает вершины и сучья, которые остались на волоке, что говорит о компактной укладке порубочных остатков;

- машины заготовки сортиментов имеют хорошую управляемость и манёвренность, высокие скоростные показатели, и при всём этом более лёгкие;

- техника для сортиментной заготовки на основе харвестеров и форвардеров продумана в эргономическом плане, имеет более высокую мобильность, легка в управлении и чувствительна;

- нижние склады и, находящиеся вблизи рабочие посёлки не засоряются пожароопасными древесными отходами.

Однако, у сортиментной технологии заготовки есть и достаточно существенные недостатки. Главный из них – степень оптимальности раскроя при раскряжевке, которая на порядок меньше, чем обеспечивают стационарные раскряжевочные установки нижних складов. Кроме того, энергетический КПД рабочих и смешанных операций, прежде всего, очистки деревьев от сучьев и раскряжевки также значительно ниже, чем на стационарных установках.

Сортиментная технология может иметь преимущество перед хлыстовой при следующих условиях:

- ограниченное количество видов заготавливаемых сортиментов (не более 3‑4);

- поставка рассортированной продукции непосредственно с лесосеки трем-четырем потребителям различного профиля. [2]

Полудеревья. Последний рассматриваемый процесс заготовки древесины полудеревьями менее известен, чем два предыдущих, но довольно перспективен.

Этот способ предусматривает собой то, что после валки деревьев, выполняется их деление на два отрезка – комлевое долготье, а также оставшуюся вершинную часть с кроной. Процесс деления выполняется после срезания дерева. Вершинная часть укладывается в пакет, отдельно от комлевой части.

Пакеты долготья и вершинных отрезков формируются вдоль волока. Трелевочная машина, производит раздельный сбор отрезков долготья и вершинной части, и их доставку к верхнему складу или погрузочному пункту в полностью погруженном положении.

Это позволяет не производить очистку деревьев от сучьев на лесосеке или на верхнем складе, что существенно уменьшает трудозатраты на очистку лесосек от порубочных остатков, а также позволяет увеличить объем древесины доставляемой на лесопромышленный склад, чем при вывозке лесоматериалов в виде хлыстов или сортиментов.

Значительно уменьшается загрязненность лесоматериалов минеральными веществами, за счет трелевки в полностью погруженном положении. Уменьшается расход ТСМ, так как сопротивление перемещению пачки при трелевке в полностью погруженном положении существенно меньше, нежели полупогруженном или полуподвешенном.

Также погрузочные пакеты могут быть комбинированные, которые формируют из пачек и возов вершинных частей деревьев и частично уплотняют уложенными сверху пачками или возами из комлевых частей деревьев. Это обеспечивает снижение удельных затрат на проектирование, строительство и эксплуатацию лесовозных дорог за счет увеличения объема древесины.

На лесопромышленных складах после доставки туда пакетов и после очистки их от сучьев можно выпиливать бревна или дрова, а оставшиеся тонкомерные части вместе с кроной направлять для измельчения на рубительные машины, что обеспечивает уменьшение общей удельной себестоимости заготавливаемой древесины за счет получения дополнительного объема сверх баланса.

Практически на всех операциях основного потока лесосклада производительность оборудования будет несколько больше, чем при операциях с хлыстами. Это обусловлено тем, что большая часть объема хлыста находится в комлевом отрезке, который имеет значительно меньшую, чем хлыст, длину, что сокращает время, затрачиваемое на раскряжевку и сортировку каждого комлевого отрезка.

Вывозка вершинных частей деревьев с кроной имеет и недостаток – низкое использование полезной грузоподъемности лесовозного транспорта из-за малого коэффициента полнодревесности перемещаемого воза вершинной части деревьев. Это же наблюдается при формировании пачек и возов из порубочных остатков.

Решается этот недостаток за счет специальной конструкции многоступенчатого последовательного уплотнения загружаемых возов, выполненной в виде последовательно смонтированных вдоль бортов уплотняющих пар, каждая из которых содержит левую и правую приводные поворотные стойки. (рисунок 1)

Рисунок 1 Устройство многоступенчатого последовательного уплотнения загружаемых возов

Лесовозный транспорт-1, включает приспособление-2 для размещения в нем воза-3 лесоматериалов, имеющее раму-4 с ограждением-5 в виде бортов 6 и 7 и снабжен устройством -8 многоступенчатого последовательного уплотнения загружаемых возов-3, выполненным в виде последовательно смонтированных вдоль бортов 6 и 7 уплотняющих пар 9, 10, каждая из которых содержит соответственно левую 11 и 12, а также соответственно правую 13 и 14 приводные поворотные стойки. В качестве приводов поворота 15 и 16 стоек уплотняющих пар 9 и 10 могут быть использованы гидро (пневмо) приводы.

Далее в этой статье речь пойдёт о автоматизированном оперативном управлении процессом деления стволов деревьев на комлевой и вершинный отрезки и если понадобится на сортименты необходимых размеров. Для деления деревьев на лесосеке применяем ВСРМ (валочно -сучкорезно-раскряжевочные машины) или ВДПМ (валочно -делительно-пакетирующие машины), оснащенные системами автоматизированного управления раскроя-деления стволов. Наиболее простая система автоматизированного управления будет в том случае, когда отделяется комлевой отрезок постоянной длины у всех срезанных деревьев, независимо от породы, размеров и качества, т. е. производится слепой раскрой стволов.

Достаточно иметь датчик перемещения ствола относительно СДМ (срезающе-делительного механизма) или, наоборот, датчик перемещения СДМ относительно ствола, и возможность датчика подавать команду на остановку процесса перемещения и начало пиления-деления ствола дерева в момент, когда требуемая величина перемещения произошла СДМ необходимо оснащать ножами для обрезки сучьев со ствола дерева, при наличии их на комлевом отрезке.

Недостатком такой системы автоматизированного оперативного управления процессом раскроя-деления деревьев – возможность значительных потерь товарной продукции. В процессе не участвует датчик диаметра ствола дерева, поэтому вершинный диаметр комлевого отрезка не определяется.

Автоматизированное оперативное управление раскроем-раскряжевкой стволов возможно, как на мобильных ВСРМ или СРМ, также раскрой-раскряжёвка ствола возможна на раскряжёвочных установках (стационарных) на нижних лесопромышленных складах, которые должны оснащаться датчиками определения диаметра ствола, датчиками длины продольного перемещения, системой управления.

Процесс раскроя-раскряжёвки проходит следующим образом: необходимо учесть толщину коры и рассчитать её, следом рассчитывается сбег ствола после чего производится расчёт длины зон первых, наиболее крупных по диаметру, сортиментов.

Далее находится оптимальная схема раскроя, после чего производится продольное перемещение дерева или харвестерной головки на длину первого из оптимальной схемы раскроя сортимента производится контрольный замер вершинного диаметра ствола на длине сортимента, с учетом толщины коры в этом месте, и в том случае если диаметр ствола больше или равен планируемому диаметру в его верхнем отрезе, производится пиление, отрезание сортимента. Если диаметр ствола меньше диаметра планируемого сортимента, то делается реверсивное перемещение дерева или харвестерной головки до меньшей длины сортимента, опять производится контрольный замер диаметра ствола и в случае соответствия планируемому, производится пиление ствола. После отпиливания сортимента повторяется вышеизложенный алгоритм процесса автоматизированного оперативного раскроя-раскряжевки ствола дерева (хлыста). Расчеты будут проводится до тех пор, пока из остатка зоны первых сортиментов, например пиловочника, уже не получается выпилить минимальный, по заданному сортиментному плану сортимент

Таким образом, новый способ проведения лесозаготовительных работ позволяет сохранить подрост хозяйственно ценных пород и оставляемых на корню деревьев, обеспечить высокий объем вывоза древесины и существенно снизить трудозатраты по уходу за лесосекой, а так же эта методика позволяет получить лучшее качество процесса автоматизированного оперативного управления роскроя- раскряжёвки, так как рассчитываются последовательно длины зон сортиментов и их раскрой-раскряжевка, а не вся длина ствола дерева, как это делается на современных импортных ВСРМ и СРМ.

В заключении, основываясь на вышеизложенном, я сделал вывод, что процесс заготовки древесины полудеревьями является самым эффективным вариантом.

Но всё-таки, при выборе той или иной технологии заготовки древесины следует учитывать, что идеальных решений не бывает.

Библиографические ссылки:

Хлыстовая заготовка. Режим доступа: http://www.wood.ru/ru/lzhlyst.html

Сортиментная технология лесозаготовки. Режим доступа: http://www.drevesina.com/materials.htm/a21/b268/

Обработка древесины полудеревьями. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivnye-napravleniya-razvitiya-tehnologicheskih-protsessov-lesosechnyh-rabot

Код для цитирования: Скопировать