Машины для обрезки сучьев

Исторически вопросами создания машин и механизмов для обрезки сучьев начали заниматься значительно позже по сравнению с механизацией операций срезание — валка дерева и трелевка пачки. Причем вначале конструкторы пошли по пути замены топора при обрубке сучьев ручным моторным инструментом или, как его назвали впоследствии, электросучкорезка-ми и бензосучкорезками.
Еще в 1936 году, в Архангельском лесотехническом институте (АЛТИ) был создан первый образец дисковой сучкорезки, приводимой в движение электродвигателем через гибкий вал, но его испытания не дали положительного результата.
В 1946 году ЦНИИМЭ разработал цепную электросучкорезку. В том же году ЛТА предложил сучкорезку снабженную фрезой. Однако лишь применение электродвигателей повышенной частоты тока позволило приблизиться к решению задачи по механизации обрубки сучьев. После того, как в отрасль удалось внедрить электропилу ЦНИИМЭ-К5, были развернуты работы по созданию легких электросучкорезок.
Почти одновременно было разработано несколько типов дисковых и цепных сучкорезок на базе электродвигателей повышенной частоты тока.
В 1953 году была принята к серийному производству сучкорезка ЦНИИМЭ - РЭС-1. АЛТИ создал дисковые электросучкорезки «Север», затем совместно с ЦНИИМЭ - «Север-2» и «Север-3».
К недостаткам сучкорезки РЭС-1 следует отнести широкий пропил (8-9 мм), требующий применения двигателя значительной мощности (1,5-1,7 кВт), а также сложность и малый срок службы пильного диска.
Достоинством сучкорезки «Север» являлось простота их изготовления, малая ширина пропила (2,5-3,0 мм), относительно малая масса и экономичное потребление электроэнергии.

Недостатком - максимальный диаметр сучка меньше половины диаметра пильного диска.
В 1957 году к серийному выпуску была принята сучкорезка ЦНИИМЭ - РЭС-2 (модернизированная РЭС-1).
Внедрение на лесосечных работах бензиномоторных пил «Дружба» поставило вопрос о необходимости создания бензосуч-корезок.
Первые бензосучкорезки, выполненные на базе бензопил, стали применять в 1968-69 гг. Это были бензиномоторные сучкорезки РБС-50М и БC-1. Основное их назначение было - обрезка сучьев с поваленных деревьев, но впоследствии их стали использовать и на рубках ухода за лесом. Мощность двигателя бензиномоторной сучкорезки БС-1 составляла 2,2 кВт, масса - 7,25 кг. Использование бензосучкорезок БС-1 повысило производительность труда рабочих в 2-2,5 раза по сравнению с обрезкой (обрубкой) сучьев топорами. Одновременно были установлены и недостатки:
- повышенная опасность от пильного аппарата, находящегося в непосредственной близости от работающего;
- длительный контакт моториста с работающей пилой;
- высокий уровень шума и вибрации.
В силу этих недостатков рабочие неохотно использовали бензосучкорезки, а предпочитали производить обрубку сучьев топором.
Несколько раньше ручных бензосучкорезок заводом Свердлесмаш в 1967 г. начали выпускаться самоходная машина для обрезки сучьев СМ-2 (рис. 11.1) и стационарные установки ПСЛ-2 и МСГ-2 для обрезки сучьев на нижних складах. Машина СМ-2 была предназначена для очистки деревьев от сучьев диаметром в комле до 70 см и длиной до 30 м. Режущие органы машины обеспечивали высококачественную обрезку сучьев диаметром до 20 см при кривизне ствола до 15 %. Технологическое оборудование машины состояло из манипулятора с захватом, режущих органов, механизма для уборки срезанных сучьев и кабины оператора. Кроме того, на базовом тракторе ТДТ-55 или ТТ-4 монтировался протаскивающий механизм. Машина имела массу 18,7 т. Сменная производительность при среднем объеме хлыста 0,4 м3 находилась в пределах 140 м3.

Внедрение одной машины СМ-2 высвобождало 4-5 рабочих. К 1973 г. на лесозаготовках уже работало более 600 машин. В наиболее благоприятных условиях (елово-пихтовые насаждения) и при четкой организации работ они заменяли 8-10 обрубщиков сучьев. Существенным недостатком машины СМ-2 вследствие громоздкой многометровой фермы была недостаточная мобильность, из-за чего подлежащие обработке пачки деревьев подавались к машине с помощью других средств (трелевочными тракторами или челюстными погрузчиками). Это отвлекало эти машины от основной работы и снижало общую эффективность работы машины СМ-2. В последующих конструкциях машин для обрезки сучьев разработчики отказались от громоздкой прицепной фермы, заменив ее поворотной стрелой с расположенными на ней, по ее концам, сучкорезной и приемной головками (машина ЛП-30 «Луч-2»).
Положительный эффект от внедрения машины с поштучной обработкой деревьев нацелил конструкторов на создание самоходной машины для групповой очистки, то есть одновременно всей пачки деревьев от сучьев. Такая машина была создана в 1968 г. институтом СибНИИЛП и Абаканским механическим заводом. Интересен тот факт, что очистка деревьев от сучьев производилась без сброса пачки со щита или коника.

Устройство для срезания сучьев с пачки деревьев устанавливалось впереди трелевочного трактора (рис. 11.2) и шарнирно закреплялось на раме. Подъем и опускание навесного оборудования осуществлялось одним гидроцилиндром. Ножи приваривались непосредственно к клещевым захватам. Протаскивание пачки деревьев осуществлялось трелевочным трактором. Машина обеспечивала предварительную обрубку сучьев с пачки деревьев в зимнее время до 90 %, а в летнее - 60-75 %. Время обработки одной пачки составляло 1-1,5 мин. Несмотря на высокую производительность, вследствие того, что все-таки после машины требовалась доочистка стволов, этот тип машин в дальнейшем не получил распространения. Подобно машине СМ-2, на базе трактора ТТ-4 была создана передвижная машина ЛО-72. На передовых предприятиях у лучших машинистов выработка на машино-смену достигала 180 м3. Позднее, на базе трелевочного трактора ТДТ-55 была разработана и поставлена на серийный выпуск (1997 г.) машина ЛП-30 «Луч-2» (Сыктывкарский механический завод) (рис. 11.3). Вследствие того, что эти машины имели недостаточную надежность, они были постепенно заменены более совершенной модернизированной машиной ЛП-30Б, у которой сменная производительность достигала 120-130 м3 при средней продолжительности обработки одного дерева 38-40 с. После приемочных испытаний машина ЛП-30Б в 1978 г. была рекомендована к серийному выпуску, а в первом квартале 1979 г. начала выпускаться. В 1979 г. было выпущено 527 таких машин, а всего на лесозаготовках эксплуатировалось в этот период более 2000 машин ЛO-72 и ЛП-30Б.

Практика использования машин для обрезки сучьев показала, что для механизации этой технологической операции необходимы три типа: для мелкого леса - до 0,35 м3, для среднего леса - до 0,3-0,8 м3 и для крупного - свыше 0,8 м3. Для решения этой задачи на базе трактора ТТ-4 были разработаны и переданы для серийного производства в 1980 г. новые машины ЛП-33 и ЛП-51. Машина ЛП-51 выполнена на базе трактора ТТ-4 и включала технологическое оборудование, состоящее из поворотной платформы, оснащенной гусеничным протаскивающим устройством, выдвижной балки с захватно-сучкорезной головкой и лотка для поддержания хлыстов при протаскивании (см. рис. 11.5). Первые два опытных образца ЛП-51 были изготовлены Свердловским заводом лесного машиностроения в 1979 г. и прошли испытания в условиях Оленинского леспромхоза ЦНИИМЭ и Кондопожского леспромхоза Кареллеспрома. Были достигнуты хорошие показатели. Так, сменная производительность достигала 277 м3 при среднем цикле обработке одного дерева 32 с. Машина по результатам испытаний была рекомендована к постановке на серийный выпуск.
Для работы в лесонасаждениях со средним объемом 0,55-1,0 м3 была разработана машина ЛП-33 также на базе трелевочного трактора ТТ-4 (рис. 11.6).
Опытные образцы показали максимальную производительность до 260 м3 при среднем цикле обработки одного дерева 45 с. Машина также была рекомендована к серийному производству.
Наряду с хорошими показателями по производительности, в новых машинах были недоработки качественного характера. Так, в статье председателя облправления НТО Тюменьлеспром Г. А. Минина отмечается, что машина ЛП-33 плохо обрезает сучья с деревьев лиственных пород, особенно летом, поэтому механизаторам приходится заниматься дообрезкой сучьев бензопилами. Имелись нарекания и на недостаточную надежность привода механизма подачи и канатоблочной системы у машины ЛП-30Б. В этой связи, машина ЛП-30Б была модернизирована в 1988 году и получила марку ЛП-30Г (см. рис. 11.4).

В середине 80-х гг. в стране наметилась тенденция постепенного отхода от технологии, основанной на заготовке деревьев и хлыстов, и частичному переходу на сортиментную заготовку. Это было вызвано рядом причин, одной из которых являлось ежегодное увеличение расстояния вывозки и выходом при транспортировке древесины на дороги общего пользования, на которых вступает в действие ограничение на груз по габаритам. В этой связи и была сделана попытка передать технологическую операцию раскряжевка ствола вначале машинам для обрезки сучьев, а позже - исключить из перспективных систем машин и саму машину для обрезки сучьев, передав ее функции уже валочно-пакетирующей машине.

Впервые же разработка сучкорезно-раскряжевочных установок началась на лесозаготовительных предприятиях, когда рационализаторы попробовали расширить диапазон применения машин для обрезки сучьев. Так, в объединении Комсомольсклес и Амгуньском леспромхозе на базе машины ЛП-33 была создана сучкорезно-раскряжевочная установка. На стреле сучкорезной машины вместо приемной головки было установлено захватно-срезающее устройство машины ЛП-49. После захвата комля дерево протаскивается до упора, сучья обрезаются и уже хлыст в течение нескольких секунд распиливается на сортименты, которые укладываются в штабеля.
На стадии освоения сменная производительность достигала 120 м3. Этот опыт был рассмотрен и затем головным институтом ЦНИИМЭ совместно с КомиГипроНИИлеспромом, Сыктывкарским механическим заводом, Свердлесмашем и несколькими лесозаготовительными объединениями были начаты работы над созданием таких машин.
В сжатые сроки на базе гусеничных самоходных машин для обрезки сучьев были разработаны и рекомендованы к серийному производству сучкорезно-раскряжевочные машины Л0-120 на базе трактора ТДТ-55А, ЛО-126 на базе ТТ-4, и ЛО-123 на колесной базе.
Машины Л0-120 и ЛО-126 были предназначены для работы преимущественно в хвойных лесах соответственно при среднем объеме хлыста 0,14-0,4 и 0,3-0,8 м3. Максимальный диаметр срезаемых сучьев — соответственно 15 и 20 см.

ЛО-123 была сдана в серийное производство в 1986-1990 гг. (разработчик КарНИИЛП). Базой являлось трехосное колесное шасси с использованием в качестве энергетического модуля трактора МТЗ-80. Машина предназначена для подтаскивания поваленных деревьев (при несплошных рубках и рубках ухода за лесом), обрезки сучьев и раскряжевки хлыстов с автоматическим отмером длин сортиментов, окучивания и частичной сортировки по длинам, а также для сбора порубочных остатков и укладки их на волок. Кроме этих машин были также изготовлены опытные образцы сучкорезно-раскряжевочной машины с программным управлением на базе самоходной машины для обрезки сучьев ЛП-33А.
Первая попытка по привлечению многооперационных машин к очистке деревьев от сучьев и раскряжевке была сделана еще раньше, в 1977-78 гг., когда на базе трелевочного трактора ЛП-18А была разработана для нижних складов с небольшим грузооборотом сучкорезно-раскряжевочная машина ЛО-76. Машина имела сучкорезную ножевую головку и дисковую пилу для раскряжевки хлыстов на длинномерные сортименты. В начале 90-х годов в ЛТА под руководством профессора К. Н. Баринова велись поисковые работы по созданию многооперационной машины для заготовки сортиментов при рубках ухода за лесом. В качестве базы использовался малогабаритный колесный трактор Т-25 с шарнирно-сочлененной рамой. На тракторе был установлен манипулятор, на рукоять которого навешивалась сучкорезно-раскряжевочная головка. Ввиду незначительной грузоподъемности манипулятора процесс заготовки сортиментов осуществлялся следующим образом: сучкорезно-раскряжевочная головка фиксировалась на дереве на высоте, равной длине заготавливаемых сортиментов, затем производилось перерезание ствола с последующим некоторым его смещением. После чего включением протаскивающего устройства (рябух) дерево (его оставшаяся часть) перемещалось вниз на заданную длину сортимента и вновь перерезалось. При этом в процессе его перемещения производилась очистка стволаот сучьев с помощью ножей. Последней срезалась комлевая часть ствола при опущенной к его основанию сучкорезно-раскряжевочной головке. Недостатком такого подхода к решению проблемы было то, что для подбора готовых сортиментов требовалась другая малогабаритная машина.
Такая идея была апробирована на единственном макетном образце, но ввиду отсутствия дальнейшего финансирования, работа была прекращена. Для сортиментной заготовки древесины при сплошных рубках и выборочных институтом ЦНИИМЭ, как уже отмечалось ранее, на базе серийно выпускаемой валочно-пакетирующей машины ЛП-19А была разработана валочно-сучкорезно-раскряжевочная машина МЛ-20, а на базе трелевочного трактора ТТ-4М валочно-сучкорезно-трелевочная машина МЛ-55 (рис. 11.7 и 11.8). Были изготовлены опытные образцы, проведены испытания, но этим все и закончилось — до серийного выпуска дело так и не дошло. Такая же судьба постигла и валочно-сучкорезно-трелевочную машину МЛ-45, выполненную на базе колесного трактора Т-151К, превращенного в высокопроходимый ЭСВМ-7 («Софит»).

Производительность этой машины по комплексу работ (валка, обрезка сучьев, трелевка) за 1 час чистого времени при среднем объеме дерева 0,5 м3 и расстоянии трелевки до 300 м составляла 12,5 м3/ч. Наибольший диаметр срезаемого дерева в месте пропила составлял 0,65 м, сучьев - 0,15 м.

Машина ЛП-30Г и созданная на ее базе сучкорезно-раскряжевочная машина ЛО-120 были заменены в последнее время универсальной машиной для обрезки сучьев СМ-33. Машина была предназначена для обработки хлыстов, сортиментов и немерных балансов. При необходимости она могла быть трансформирована с минимальными затратами в ваточную, валочно-сучкорезную, валочно-сучкорезно-раскряжевочную. В 1997 г. в ЦНИИМЭ были разработаны валочно-пакетирующие машины, которые могли работать не только в качестве ВПМ, но и в качестве харвестеров. Для работы в качестве гусеничного харвестера использовались ВПМ ЛП-19А, на манипуляторе которой навешивалась валочно-сучкорезно-раскряжевочная головка (ВСРГ). Подобная работа в настоящее время ведется и на машине MЛ-125 на базе ВПМ ЛП-60. На колесной базе ЦНИИМЭ совместно с АО «Велмаш» разработали харвестер МЛ-72, который может также работать в качестве форвардера. В этом случае машина оснащается пачковым захватом и прицепом. В качестве базовых машин используются тракторы Т-150К или Т-157Н.
В харвестерном варианте машина оснащается валочно-сучкорезно-раскряжевочной головкой. Головка рассчитана на максимальный диаметр среза 50 см. Наибольший диаметр в зоне срезания сучьев — 40 см, наименьший - 6 см. Скорость протаскивания - до 2,8 м/с. Головка имеет три ножа для обрезки сучьев и четыре подающих ролика.
В табл. 11.3 приведены краткие технические характеристики харвестеров последних разработок.

Здесь необходимо также отметить работы по созданию харвестеров в республике Беларусь. В ОАО «Амкодор» создан лесной харвестер «Амкодор 2551» (рис. 11.9) повышенной проходимости с гидростатической трансмиссией. Машина оснащена финской харвестерной головкой Kesla Foresteri 25RH, позволяющей спиливать деревья диаметром до 670 мм. Испытания машины показали, что при сплошной рубке за 8-часовую смену можно заготовить до 300 м3.
Подводя итоги, можно заключить, что развитие механизации процесса очистки стволов деревьев от сучьев шло от создания на первом этапе ручного моторного инструмента к разработке самоходных и стационарных установок, полностью исключающих ручной труд на этой трудоемкой операции. Если выпуск стационарных установок, предназначенных для работы на нижних складах, вскоре был прекращен вследствие отсутствия технологий и средств по утилизации древесины сучьев, то самоходные машины продолжали совершенствоваться вплоть до конца 90-х годов, когда им на смену начали приходить мобильные сучкорезно-раскряжевочные агрегаты.

Внедрение в отрасль машин для обрезки сучьев позволило значительно повысить уровень машинизации на этой операции и высвободить большое количество рабочих-сучкорубов (табл. 11.4).

В то же время необходимо отметить, что отечественная промышленность не смогла полностью снабдить лесозаготовительную отрасль этими достаточно производительными машинами.