МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет магистерской подготовки
_______________
Евдокимов
Р.Н.
(подпись)
АНАЛИЗ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН
Направление 35.04.02 Технология лесозаготовительных и
деревообрабатывающих производств
Магистерская программа «Технология и оборудование
лесопромышленных производств»
диссертация
магистра
Руководитель ВКР
к.т.н., доцент
_______________
Декан ФМП
_______________
Иванов В.А.
(подпись)
Видищева Е.А.
(подпись)
Руководитель магистерского направления
к.т.н., профессор
_______________
Иванов В.А.
(подпись)
Руководитель магистерской программы
к.т.н., профессор
_______________
(подпись)
Иванов В.А.
Братск 2018 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………
..3
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ
МАШИН……..6
1.1 Состояние и перспективы развития лесного
машиностроения в России…6
1.2 Общая характеристика многооперационных машин для
сортиментной
заготовки
леса………………………………………………………………...19
2 КЛАССИФИКАЦИЯ МНОГООПЕРАЦИОННЫХ
ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ
МАШИН………………………………………….24
2.1 Колесно-харвестерные
машины…………………………………………….24
2.2 Колесно-форвардерные
машины…………………………………………....28
2.3 Лесные комбайны для сортиментной заготовки
древесины……………...34
3 НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ РАБОТЫ
ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ
МАШИН………………………………………….46
3.1 Расчет производительности удельных затрат при
лесозаготовке
древесины многооперационными
машинами………………………………46
2
3.2Основные принципы формирования систем машин
для лесосечных
работ………………………………………………………...54
3.3 Оптимизация параметров и режимов работы
лесозаготовительных
машин………………………………………………..58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………
..68
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ
ЛИТЕРАТУРЫ………………………………..71
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность
темы
исследования.
Доля
лесной
промышленности в общем объеме производства промышленной
продукции и экспорта России составляет более 4 процентов.
В лесной промышленности более 22 тысяч организаций, в
том числе около 3 тысяч крупных и средних, из которых свыше
95
процентов
акционированы.
В
отрасли
занято
свыше
миллиона человек (7 процентов от численности работающих в
промышленности).
Отрасль
располагает
3
процентами
промышленности Российской Федерации.
3
основных
фондов
Развитие лесной промышленности России базируется на
научных
исследованиях,
современных
направленных
технологических
процессов
на
и
создание
оборудования,
способных обеспечить конкурентоспособность отечественной
лесобумажной продукции.
В лесозаготовительной отрасли, учитывая разнообразие
природно-производственных
условий
страны,
Концепцией
развития лесной промышленности предполагается внедрение
машин нового поколения как для хлыстовой, так и для
сортиментной
технологий
лесозаготовок,
внедрение
на
нижнескладских работах оборудования модульного типа, а
также
технологии
заготовки
и
переработки
дровяной
древесины для использования ее в энергетических целях.
В
настоящее
процессов
время
большинство
лесозаготовительных
работ
технологических
основывается
на
применении систем машин, классификация которых может
быть выполнена по следующим основным признакам: по виду
получаемой
продукции,
перечню
и
последовательности
операций, технологическим, эксплуатационным и нагрузочным
режимам, по энергоемкости, удельным затратам заготовки 1 м3
древесины,
типу
параметрам
оборудования,
машин,
машин,
по
в
конструктивным
том
числе
требованиям
особенностям
и
лесотехнологического
экологического
равновесия
окружающей среды.
Наиболее
спорными
являются
вопросы
технологии
лесозаготовок (хлыстовая, сортиментная, смешанная) и состава
комплексов машин для их выполнения. По какому пути
целесообразно развивать в дальнейшем в России технологии
лесозаготовок и комплексы лесных машин – стратегический
вопрос, поскольку переход с одной технологии на другую
4
связан с огромными материальными затратами.
В процессе организации лесозаготовок важно подобрать
оптимальный комплекс лесозаготовительных машин, наиболее
эффективный в конкретных условиях. На рынке предлагается
большая номенклатура специализированной и универсальной
лесозаготовительной
лесозаготовителям
техники,
выбирать
лесотехнологическим
различных
и
это
машины
в
оборудованием
технологий
заготовки
позволяет
комплекте
для
с
реализации
древесины
с
учетом
региональных особенностей лесозаготовительных районов.
Динамично
развивающееся
лесопромышленное
производство определяет требования к современной науке по
созданию
высокоэффективных
и
производительных
лесозаготовительных машин. При этом должны выполняться
условия эксплуатации и эффективной технологии заготовки
лесных ресурсов. Применение предлагаемых методик позволит
определять стратегию эффективной организации производства,
технологию лесозаготовок и высвободит выработавшие свой
ресурс машины, что сэкономит средства, затрачиваемые на
ремонт, повысит экономичность технологического процесса.
Для каждого условия предлагаемые модели помогут провести
оптимизацию
параметров
лесозаготовительных
технологию
с
целью
и
машин,
их
режимов
выбрать
дальнейшего
менее
работы
затратную
внедрения
в
ЛПК
Иркутской области.
Степень
разработанности
темы
исследования.
Теоретической базой исследования явились труды российских
и
зарубежных
ученых
по
изучению
технологических
нововведений в лесную промышленность. Исследования были
сосредоточены
на
последних
5
технических
новшествах,
связанных
машин.
с
Также
потенциал
для
производительностью
было
отмечено,
увеличения
что
лесозаготовительных
существует
производительности
большой
за
счет
развития существующих методах работы. Вопросы нахождения
эффективной модели работы лесозаготовительных машин были
рассмотрены в работах: Д. Андерсона, Л. Элиассона, В.П.
Пашкова, Ф. Фульвио, Д. Бергстром, К. Конса, Т. Нордфджела,
У. Халонборг, С. Бухта, С. Оласона. Изучение технологий и
машин лесосечных работ представлены в научных работах: Э.Ф.
Герца, В.А. Азаренка, А.В. Мехренцева, С.В. Залесова, С.Б.
Якимовича, В.В. Иванова, Ю.Н. Безгиной, А.В. Жукова, М.А.
Тетериной, И.В. Григорьева, А.К. Редькина, О. Ильина, М.
Корпачевского, и других.
Целью настоящей магистерской работы является анализ
лесозаготовительных
машин,
применяемых
в
современный
период в лесопромышленном комплексе России, выявление
проблемных вопросов практики применения и установление
необходимых путей их решения.
Поставленная цель потребовала решения ряда задач:
1) проведение анализа состояния и перспектив развития
лесного машиностроения в России;
2)
рассмотрение
теоретических
аспектов
многооперационных машин для сортиментной заготовки леса;
3)
изучение
классификации
многооперационных
лесозаготовительных машин;
4) выявление направлений совершенствования работы
лесозаготовительных машин.
Практическая
значимость.
Внедрение
полученных
результатов позволяет повысить эффективность деятельности
лесозаготовительных
предприятий
6
за
счет
обоснованного
выбора систем лесосечных машин для сортиментной заготовки.
Разработанная
система
машин
позволяет
на
стадии
проектирования выбирать лесные комбайны, обеспечивающие
эффективную
эксплуатацию,
производительность
повышая
лесного
комбайна,
тем
самым
соответственно
увеличивая объемы лесозаготовок.
Объем и структура работы. Магистерская работа состоит
из введения, трех глав, разбитых в свою очередь на пункты,
заключения и списка использованной литературы.
1
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ
ОСНОВЫ
ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ
МАШИН
1.1 Состояние и перспективы развития лесного
машиностроения
в России
Лесной комплекс Российской Федерации, включающий в
свой состав лесное хозяйство и лесопромышленные отрасли по
заготовке и переработке древесины, занимает важное место в
экономике
страны.
возобновляемых
Леса
России
природных
–
один
ресурсов,
из
важнейших
составляют
более
четверти мировых запасов древесной биомассы и выполняют
важнейшие средообразующие и средозащитные функции.
Имеющиеся
Федерации
запасы
позволяют
лесных
обеспечить
ресурсов
не
только
Российской
текущие
и
перспективные внутренние потребности страны в древесине и
продуктах
ее
переработки,
но
и
значительно
расширить
экспорт лесных товаров.
Продукция лесного комплекса широко используется во
7
многих отраслях промышленности, строительстве, сельском
хозяйстве,
полиграфии,
торговле,
медицине.
Объемы
производства и потребления мебели и бумажно-картонной
продукции
оказывают
непосредственное
влияние
на
социальное и культурное развитие общества.
Воспроизводством
и
защитой
лесов,
заготовкой
и
переработкой древесины занимаются около 60 тысяч крупных,
средних
регионах
и
мелких
страны.
предприятий,
В
45
расположенных
субъектах
Российской
во
всех
Федерации
производство лесобумажной продукции составляет от 10 до 50
процентов от общих объемов промышленной продукции этих
регионов.
На
предприятиях
и
в
организациях
лесного
комплекса занято более одного миллиона работающих.
Доля лесного комплекса в ВВП страны составила в 2016 г.
1,3%, в объеме отгруженной продукции – 4,7%, в численности
работающих в промышленности – 3,2%, экспорте – 3,2%.
Состав
лесного
комплекса
по
видам
экономической
деятельности представлен на рис. 1.1.
Рисунок. 1.1 – Состав лесного комплекса по видам
8
экономической
деятельности Российской Федерации
Объемы
и
динамика
производства
основных
видов
лесобумажной продукции в Российской Федерации за 2000 2016 гг. представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Динамика объемов производства основных видов
продукции
лесного комплекса Российской Федерации
Наименование
Заготовка древесины,
млн. куб. м
Пиломатериалы, млн. куб. м
2000 2008 2010 2015 2016
2016
в%
к 2000
303,8 130,2 167,9 185,0 207,0
68,1
75,0
18,6
20,0
22,0
23,2
30,9
Фанера, млн. куб. м
1,6
1,1
1,5
2,6
2,8
175,0
Древесно-стружечные плиты,
млн. куб. м
5,6
1,6
2,3
3,8
5,3
94,6
Древесно-волокнистые плиты,
млн. куб. м
1,5
0,6
0,9
1,3
1,6
106,7
Бумага и картон, млн. т
8,3
3,6
5,3
7,1
7,6
91,6
Как видно из представленных в таблице 1.1 данных,
объемы заготовки древесины, производства пиломатериалов,
древесно-стружечных плит, целлюлозы, бумаги и картона в
2016 г. ниже уровня 2000 г.1
Мировой
лесной
сектор
за
рассматриваемый
период
развивался более высокими темпами (табл. 1.2).
Таблица 1.2 – Объемы мирового лесопромышленного
производства
за 2000 – 2016 гг. (без учета России)
1
Евдокимов, Б.П. Эксплуатация машин в лесозаготовительных предприятиях [Текст] /
Б.П. Евдокимов // Лесной комплекс Сибири. – 2016. – № 8. – С. 21-22.
9
Показатели
2000
Заготовка древесины,
млн. куб. м
2008
2015
2016
2016
в%
к 2000
3147,2 3129,2 3316,2 3400,0 108,0
Пиломатериалы, млн. куб. м
430,7
358,0
406,0
410,0
95,2
Фанера, млн. куб. м
46,2
49,0
66,4
74,1
160,8
Древесно-стружечные плиты, млн.
куб. м
44,8
70,9
95,7
106,3
237,3
Древесно-волокнистые плиты,
млн. куб. м
18,7
27,1
55,6
67,5
361,0
230,7
298,1
347,1
365,1
158,2
Бумага и картон, млн. т
За период 2000 – 2016 гг. в мире наиболее высокими
темпами развивались производства по химико-механической и
химической
переработке
древесины,
в
то
время
как
в
Российской Федерации по причине недостатка собственных
мощностей
по
глубокой
переработке
древесины
объем
производства бумаги и картона находится на уровне 1990 г.
Неадекватность
российского
лесного
машиностроения
задачам развития лесного комплекса. К настоящему времени
большинство заводов лесного машиностроения прекратило
свою производственную деятельность. В результате резко
снизились объемы выпуска лесозаготовительной техники и
деревообрабатывающего
оборудования.
Так,
выпуск
трелевочных тракторов, валочно-пакетирующих и сучкорезных
машин снизился в десятки раз.
Действующие предприятия лесного машиностроения не
обеспечивают необходимый технический уровень и качество
выпускаемой лесозаготовительной техники. Не соответствует
современному уровню качества выпускаемое отечественное
деревообрабатывающее
оборудование,
10
значительно
уступающее
импортным
по
показателям
аналогам.
исследовательская
и
машиностроения.
материало-
Разрушена
проектная
Отсутствует
эксплуатационного
и
энергоемкости
отраслевая
база
научно-
развития
база
лесного
сервисного
обслуживания
и
отечественной
лесозаготовительной техники.1
В России лесозаготовки осуществляются, в основном,
тремя методами: деревьями, хлыстами и сортиментами. И хотя
нехватка
специализированного
увеличению
доли
сортиментной
оборудования
заготовки,
мешает
этот
метод
становится в России все более популярным, так как он,
например, лучше подходит для рубок ухода, имеет лучшую
эффективность и оказывает меньше влияния на окружающую
среду. Доля сортиментного метода в 2015-2016 годах достигла
90% от общего объема лесозаготовок в Иркутской области,
тогда
как
в
целом
по
стране
его
доля
составляет
приблизительно 50%.
Большинство машин, используемых для заготовки леса
деревьями или хлыстами, производится на территории России.
Машины, производимые в России для сортиментного метода
заготовки, уступают по качеству западному оборудованию и
поэтому
их
производство
незначительно.
Как
результат,
большие лесозаготовительные компании и лесопромышленные
корпорации
начинают
закупать
все
больше
западной
лесозаготовительной техники, предназначенной для заготовки
древесины деревьями и сортиментами.2
1
Евдокимов, Б.П. Эксплуатация машин в лесозаготовительных предприятиях [Текст] /
Б.П. Евдокимов // Лесной комплекс Сибири. – 2016. – № 8. – С. 21-22.
2
Ярошенко, А.Ю. От сплошных рубок к выборочным [Текст] / А.Ю.Ярошенко //
ЛесПромИнформ. – 2012. - № 3(85). – С. 18–21.
11
Ожидается,
значительно
что
вырастет
российский
в
рынок
будущем,
лесных
в
машин
основном,
из-за
необходимости обновления парка лесозаготовительных машин
и значительного потенциала российских лесов. Динамика
использования
различных
методов
лесозаготовки
(сортиментами, хлыстами и деревьями) имеет значительное
влияние
на
распределение
долей
между
различными
машинами на российском рынке.
Сортиментный
лесозаготовительных
метод
с
использованием
машин
стал
обычным
для
лесозаготовительных регионов России в 90-е годы прошлого
века. Сортиментный метод стал еще более распространенным в
2000-х годах в связи с увеличением импорта харвестеров и
форвардеров.
Производство
незначительно,
харвестеров
поэтому
в
России
преимущественно
лесозаготовительная техника на предприятиях используется
импортного производства.1
В
России
импортная
пошлина
на
харвестеры
была
достаточно низкой, всего 5%. В начале 2007 года импортная
пошлина на харвестеры была отменена, но с 2009 года
пошлина была введена снова в прежнем размере. Импортная
пошлина на форвардеры была выше, чем на харвестеры, и до
2009 года составляла 15%. В начале 2009 года импортная
пошлина
на
форвардеры
рассматривается
как
была
мера
по
увеличена
защите
до
25%,
что
отечественного
производства. Эта мера также должна была способствовать
переносу части производства лесных машин на территорию
России.
1
Евдокимов Б.П. Эксплуатация машин в лесозаготовительных предприятиях [Текст] /
Б.П. Евдокимов // Лесной комплекс Сибири. – 2016. – № 8. – С. 21-22.
12
Несмотря на ужесточение таможенной политики, экспорт
харвестеров из зарубежных стран в Россию увеличивался, в
основном в 2008–2013 годах (рис. 1.2). В 2014 году при
насыщении рынка, а также в связи с мировым финансовым
кризисом,
наблюдается резкий спад экспорта машин и
оборудования для лесного хозяйства в целом.
300
250
200
Количество, тыс. шт.
150
Стоимость, млн. евро
100
50
0
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
Рисунок 1.2 – Экспорт харвестеров в Россию в 2008 – 2016 г.
Экспорт форвардеров в Россию, измеренный в экспортной
стоимости, также рос, в основном, в 2008–2013 годах (рис. 1.3).
Количество экспортированных машин оставалось постоянным,
но экспорт сфокусировался на тяжелых машинах (общий вес
более 20 т) вместо легких (общий вес меньше 20 т). В
соответствии с данными ФТС России, экспорт тяжелых машин
сократился в 2014 году с 373 до 134 тыс. шт., а легких машин с
259
до
95
тыс.
форвардеров.
Экспорт
харвестеров
форвардеров начал увеличиваться в 2015 году.
500
400
300
Форвардерыболее 20т
200
Форвардеры5-20т
100
0
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
Рисунок 1.3 – Экспорт форвардеров из зарубежных стран в
Россию в 2008 – 2016 годах, тыс. шт.
13
и
На
рисунке
1.4
отображена
динамика
экспорта
форвардеров в стоимостном выражении.
60
50
40
Форвардерыболее 20т
30
Форвардеры5-20т
20
10
0
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
Рисунок 1.4 – Экспорт форвардеров из зарубежных стран в
Россию в 2008 – 2016 годах, млн. евро
На рисунке 1.5 представлена динамика экспорта легких
(общий вес 5–20 тонн) и тяжелых (общий вес более 20 тонн)
машин в 2008–2016 годах. В начале этого периода экспорт
легких машин был больше по числу, чем экспорт тяжелых
машин. С 2010 года доля тяжелых машин стала больше доли
легких машин. Экспорт новых машин также увеличился с 2010
года. Однако экспорт обеих групп машин снизился в 2014–2015
годах
с
увеличением
в
России
импортной
пошлины.
Восстановление экспорта легких харвестеров в конце 2015 года
предсказывает временный эффект от повышения импортной
пошлины.
50
40
30
Легкие машины
20
Тяжелые машины
10
0
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
Рисунок 1.5 – Экспорт легких (5-20 тонн) и тяжелых (более 20
тонн) машин, включая харвесты и автомобили, в 2008 – 2016
14
годах, тыс. шт.
Экспорт обеих групп машин оставался незначительным и
постоянным в количественном выражении в 2016 году. 1
Следует отметить, что за последние годы нарастающими
темпами поставлено в регионы Восточной Сибири по импорту с
вторичного
рынка
Китая
558
гусеничных
трелевочных
тракторов легкого класса эксплуатационной массой 6,5 и 8,7 т,
с двигателями мощностью 37 и 57 кВт – аналогов тракторов
ТДТ-40М и ТДТ-75, выпускаемых в 1970-е годы Онежским и
Алтайским тракторными заводами. В 2016 г. поставлено 130
тракторов массой 6,5 т и с двигателями мощностью 37 кВт.2
Конъюнктура
техники,
российского
сложившаяся
в
рынка
последнее
лесозаготовительной
время,
показывает
снижение продаж техники отечественных производителей на
50%
по
сравнению
осуществляется
в
с
2013
основном
лесопромышленными
за
г.,
и
счет
структурами
пополнение
импортной
(ГК
рынка
техники
«Титан»,
ОАО
«Соломбальский ЛДК», ОАО «Котласский ЦБК», ОАО «УстьИлимский
лесопромышленный
комплекс»),
доля
которых
составляет порядка 20% от общего числа лесозаготовительных
предприятий.
Высокая доля импортной лесозаготовительной техники в
структуре
российского
рынка
объясняется
прежде
всего
отсутствием отечественного производства техники широкой
номенклатуры для сортиментной заготовки древесины, в том
числе на колесных шасси. За рубежом отмечается стабильный
1
Таможенная статистика внешней торговли: экспорт России из стран дальнего
зарубежья за период 2008 – 2016 гг. [Электронный ресурс] // Официальный сайт
Федеральной
таможенной
службы:
http://www.customs.ru/index.php?
option=com_content&view=article&id=13858&Itemid=2095
2
Стрельцов, Э.С. Российский рынок лесозаготовительной техники [Текст]/ Э.С.
Стрельцов // Леспроминформ. – 2017. - № 2. – С. 8-9.
15
рост разработок и выпуска как колесной специализированной,
так
и
универсальной
лесозаготовительной
техники,
создаваемой на базе бульдозеров (Caterpillar) и экскаваторов
(Caterpillar, John Deere, Kobelсo, Hitachi, MHT) для различных
методов заготовки древесины.
Количественный
объем
лесозаготовительной
техники
импортной
техники.
вынуждают
продаж
сопоставим
отечественной
с
поставками
Социально-экономические
российские
предприятия
уделять
проблемы
основное
внимание обеспечению занятости работников, а не мерам по
механизации
лесозаготовительного
процесса
за
счет
использования техники высокого технического уровня. Это
ведет к сдерживанию собственных разработок отечественных
лесозаготовительных
машин,
сопоставимых
по
уровню
с
импортной техникой.1
В Стратегии развития лесного комплекса Российской
Федерации на период до 2020 года, утвержденной Приказом
Минпромторга России и Минсельхоза России от 31.10.2008 г. №
248/4822,
перечислены
основные
факторы,
обусловившие
появление системных проблем в развитии лесопромышленного
комплекса. В качестве одного из таких факторов названа
неадекватность российского лесного машиностроения задачам
развития лесного комплекса.
В этом документе отмечено, что к настоящему времени
большинство заводов лесного машиностроения прекратило
свою производственную деятельность. В результате резко
снизились объемы выпуска лесозаготовительной техники и
1
Редькин, А.К. Технология и оборудование лесозаготовок : учеб. пособие. 2-е изд.
[Текст] / А.К. Редькин, В.Д. Никишов, С.Н. Смехов, И.В. Ярцев. - М. : ФГБОУ ВПО МГУЛ,
2012.- 178 с.
2
Стратегия развития лесного комплекса Российской Федерации на период до 2020 года:
[Приказ: Принят Минпромторгом России и Минсельхозом России 31.10.2008 г. №
248/482] // Российская газета. – 2008. – 07 ноября. - № 317.
16
деревообрабатывающего оборудования. Так, например, выпуск
трелевочных тракторов, валочно-пакетирующих и сучкорезных
машин сократился в десятки раз.
Действующие предприятия лесного машиностроения не
обеспечивают необходимый технический уровень и качество
выпускаемой лесной техники. Не соответствует современному
мировому
уровню
и
качество
выпускаемого
в
России
деревообрабатывающего оборудования, которое значительно
уступает
по
показателям
материало-
и
энергоемкости
импортным аналогам. В этом же документе было официально
признано,
что
отраслевая
научно-исследовательская
и
проектная база развития лесного машиностроения разрушена.
По
сути,
перестала
эксплуатационного
существовать
обслуживания
база
сервисного
отечественной
и
лесной
техники.
Одной
сценария
из
основных
развития
предусматривал
предпосылок
лесного
принятие
комплекса
целевых
мер
инновационного
России,
который
государственной
поддержки лесного комплекса, в Стратегии развития ЛПК
называлось
восстановление
отечественного
лесного
машиностроения на базе использования отечественного и
зарубежного
научно-технического
потенциала,
государственной поддержки инновационной деятельности и
отраслевой научно-технической сферы, лицензий, организации
совместных производств.1
В качестве основных направлений НИОКР, призванных
обеспечить
производства
инновационное
и
лесного
развитие
лесозаготовительного
машиностроения,
1
назывались
Патякин, В.И. Лесоэксплуатация : учебник для студ. высш. учеб. заведений [Текст]/
В.И.Патякин, Э.О. Салминен, Ю.А. Бит. - М.: Академия, 2006. - 320 с.
17
следующие:
разработки
нового
конкурентоспособного
поколения
уровня
лесных
с
машин
улучшенными
функциональными характеристиками, щадящим воздействием
на лесную среду, увеличенными показателями надежности;
разработки
импортозамещающих
образцов
машин
и
оборудования, в том числе: машин для заготовки сортиментов,
колесных
трелевочных
трелевочных
машин,
установок,
самоходных
лесопогрузчиков
канатных
манипуляторного
типа, лесовозных автопоездов с повышенной нагрузкой на ось;
разработки лесозаготовительных машин и технологий для
заготовки
древесины
в
сложных
природных
условиях
(слабонесущие грунты, сильно пересеченная местность, горные
условия).
Таблица 1.3 –
Вид
техники
Валочнопакетирую
щие
и
валочнотрелеровоч
ные
машины
Гусеничные
трелеровоч
ные
машины
Колесные
трелеровоч
ные
машины
Харвестеры
Форвардер
ы
Итого
Объем рынка лесных машин в РФ, 2016 год
Отечественное
производство
Кол-во,
Объем
шт.
продаж,
млн.
руб.
Импорт
Всего
Кол-во,
шт.
Объем
продаж,
млн.
руб.
Кол-во,
шт.
Объем
продаж,
млн.
руб.
58
232
40
400
98
632
732
1830
н/д
н/д
732
1830
н/д
н/д
147
882
147
882
н/д
н/д
349
4362,5
349
4362,5
н/д
н/д
447
4335,9
447
4335,9
790
2062
983
9580,4
1773
11642,4
18
Таблица 1.4 –
Вид
техники
Объем рынка лесозаготовительных машин, 2016 год
Отечественное
производство
Кол-во,
Объем
шт.
продаж,
млн.
руб.
Валочнопакетирую
щие
и
валочнотрелеровоч
ные
машины
Гусеничные
трелеровоч
ные
машины
Колесные
трелеровоч
ные
машины
Харвестеры
Форвардер
ы
Итого
Таблица 1.5 –
Импорт
Всего
Кол-во,
шт.
Объем
продаж,
млн.
руб.
Кол-во,
шт.
Объем
продаж,
млн.
руб.
19
114
51
724,2
70
838,2
74
296
21
19,4
95
315,4
н/д
н/д
62
585,7
62
585,7
1
8
272
3769,1
273
3777,1
3
21
195
2547
198
2568
97
439
601
7645,4
698
8084,4
Динамика лесного машиностроения, 1990–2015 годы
Основные
Объемы выпуска техники в год
производители
До 1990 года
2015 год
(тракторные заводы)
«Петрозаводскнаш» (г. 10
тыс.
гусеничных Не существует
Петрозаводстк)
тракторов
Онежский
Более
10
тыс. 50
гусеничных
гусеничных тракторов
тракторов
Сыктывкарский
1200 сучкорезных и Не существует
200
сучкорезнораскряжевочных
машин
Красноярский
Погрузчики,
Не существует
19
Пермский
Екатеринбургский
Йошкар-Олинский
НПП «Лесагросервис»
бесчокерные
трелеровщики,
валочнотрелеровочные
машины
400
валочнотрелеровочных машин,
600
бесчокерных
трелеровщиков
600
сучкорезных
машин
250
полуавтоматических
раскряжовочных
линий,
50
сортировочных
транспортеров
600
валочнопакетирующих машин
Пильные
цепи
для
валочных машин
Не существует
Единичный
машин
выпуск
Не существует
Не существует
Со дня принятия вышеупомянутого документа прошло
почти девять лет. Многие события, произошедшие за этот
период, включая мировой экономический кризис 2008 года и
западные
санкции
способствовали
комплекса
2014
или
нашей
года,
в
той
препятствовали
страны,
в
том
или
иной
развитию
числе
и
мере
лесного
лесному
машиностроению.
Сравнительный анализ данных табл. 1.4 и 1.5 показывает,
что,
к
сожалению,
Минсельхоза
России
благие
не
намерения
привели
Минпромторга
к
и
положительным
результатам. Более того, с момента принятия Стратегии
развития ЛПК объем выпуска отечественных лесных машин
упал почти в девять раз! А данные, представленные в табл. 1.3,
позволяют понять глубину сложившегося кризиса в области
лесного машиностроения России.
С другой стороны, данные табл. 1.5 позволяют по-новому
взглянуть на перспективы развития лесного машиностроения в
20
России.
Они
свидетельствуют
о
том,
что,
несмотря
на
катастрофическое сокращение выпуска в России новых лесных
машин, продукция отечественного лесного машиностроения
по-прежнему продолжает преобладать на лесозаготовительных
предприятиях России. Причем очевидно, что степень ее износа
давно перевалила за критическую. Еще в 2007 году степень
износа парка лесных отечественных машин составляла почти
100%.
Практика
работы
мелких
лесозаготовительных
предприятий, которых в ЛПК РФ подавляющее большинство,
показывает, что в основном используются старые тракторы,
собранные из нескольких машин б/у. Лесозаготовители часто
сталкиваются
частей,
с
которые
проблемой
уже
не
отсутствия
выпускают
простых
запасных
машиностроительные
заводы и не могут изготовить мелкие ремонтные предприятия
ввиду отсутствия необходимых для этого рабочих кадров
(фрезеровщиков, токарей и т. д.), а также в связи с полным
износом станочного парка.
Таблица 1.6 –
Динамика объемов заготовок древесины в РФ, 1990–2015 годы
Показатель
Объем лесозаготовок,
млн м3
Доля
отечественных
машин
в
объеме
лесозаготовок, %
1990 год
2015 год
305,3
196
99,7
75
Исходя из данных табл. 1.6, которые характеризуют
объемы применения технологий в общем объеме заготовок
древесины, можно утверждать, что на лесозаготовительных
предприятиях России преобладает сортиментная заготовка.
Причем
на
раскряжевка)
рабочих
в
операциях
основном
(валка,
используются
21
обрезка
сучьев,
бензиномоторные
пилы. Преобладание бензиномоторных пил при скандинавской
технологии
заготовки
древесины,
предусматривающей
получение сортиментов у пня, в Финляндии наблюдалось в
конце XX века. Особо следует отметить, что, к сожалению, еще
в
конце
2009
отечественного
года
в
России
моторного
был
прекращен
инструмента
выпуск
для
лесозаготовительной отрасли в связи с закрытием линии на
пермском ФГУП «Машиностроительный завод имени Ф. Э.
Дзержинского», которое выпускало всемирно известные марки
бензиномоторных пил «Дружба» и «Урал».1
Таблица 1.7 – Объемы применения технологий в общем объеме
заготовки
древесины 2
Основные
Основное
технологические
лесозаготовительное
операции
оборудование
Валка + обрезка сучьев Бензопила + машина
+ трелевка
трелевочная чокерная
(бесчокерная)
Валка, пакетирование ВПМ
+
машина
деревьев + трелевка + трелевочная
обрезка сучьев
бесчокерная
(чокерная)
+
сучкорезная
машина
(процессор)
Валка + обрезка сучьев Бензопила + машина
+
трелевка
+ трелевочная чокерная
раскряжевка
хлыстов (бесчокерная)
+
на верхнем складе
бензопила
Валка + трелевка + Бензопила + машина
раскряжевка
хлыстов трелевочная чокерная
на верхнем складе
(бесчокерная)
+
сучкорезнораскряжевочнаямашин
1
Доля в общем объеме,
%
9
17
45
1
Бояринцев, А.К. Рынок лесозаготовительной техники: проблемы и перспективы
[Электронный ресурс] / А.К. Бояринцев, Е.А. Волков // Издательский дом
Предприниматель URL: http://www.idpr.ru/projects/2221/2174/2598/_aview_b63433
2
Миронов, Е.И. Машины и оборудование лесозаготовок: Справочник [Текст] / Е.И.
Миронов, Д.Б. Рохленко, Л.Н. Беловзоров. – М.: Издательство Лесная промышленность,
2013. – 320 с.
22
Валка, обрезка сучьев
и раскряжевка хлыстов
+
подвозка
сортиментов
Валка, обрезка сучьев
и раскряжевка хлыстов
+
подвозка
сортиментов
Валка, пакетирование
деревьев + трелевка +
обрезка
сучьев
и
раскряжевка хлыстов
Ситуация,
а (процессор)
Харвестер + форвардер
20
Бензопила
форвардер
+
5
ВПМ
+
машина
трелевочная
бесчокерная
+
сучкорезнораскряжевочная
машина (процессор)
складывающаяся
в
3
настоящее
время
в
экономике России, и прежде всего высокий курс основных
иностранных
надеяться
валют
на
по
отношению
возрождение
к
рублю,
позволяет
отечественного
лесного
машиностроения на базе отечественных разработок.
Меры по возрождению предприятий лесного машино- и
станкостроения следует ориентировать в первую очередь на
крупные и средние лесозаготовительные и перерабатывающие
предприятия. Разработку новых образцов техники надо вести с
учетом
лесного
особенностей
фонда
природно-производственных
России,
с
использованием
условий
разработок,
выполненных в отечественных научных и образовательных
учреждениях.
Например,
на
лесоинженерном
факультете
СПбГЛТУ только за последние годы разработано более 50
новых технических и технологических решений на уровне
изобретений и полезных моделей, позволяющих существенно
повысить
эффективность
лесохозяйственных,
лесозаготовительных и деревообрабатывающих операций.
Принципиальным моментом следует считать то, что у
России
нет
морального
права
23
скатываться
до
уровня
отверточно-сборочного
производства
импортных
лесных
машин. Необходимо правильно выбрать свой путь и помнить,
что мы когда-то были законодателями мировой моды в области
лесных машин и оборудования. Надо на базе действующих
лесных
вузов
достойным
создать
научно-производственные
финансированием,
госзадания
на
определенных
разработку,
видов
которым
выпуск
лесных
и
машин
центры
следует
испытание
с
дать
линейки
(лесозаготовительных,
трелевочных, погрузочных и т. п.) для эксплуатации в разных
природно-производственных
возродить
условиях
государственные
России.
опытные
Необходимо
лесозаготовительные
предприятия для испытания новых машин, оборудования и
технологий.1
Сегодня следует работать над технологиями будущего,
например,
плантационного
заготовкой
и
выращивания
переработкой
с
энергетической
последующей
древесины
и
древесины для производства упаковочных материалов и другой
продукции
ЦБП.
Внедрение
таких
технологий
потребует
принципиально новых подходов к разработке перспективных
систем лесных машин.
1.2
Общая
характеристика
многооперационных
машин
для сортиментной заготовки леса
На
сегодняшний
день
рынок
производителей
оборудования для заготовки древесины представляет собой
широкий
спектр
предложений
1
как
зарубежного,
так
и
Ващук, Л.Н. Динамика лесных пространств Иркутской области / Л.Н. Ващук, А.Д.
Швиденко. – Иркутск: ИГУ, 2006. – 392 с.
24
российского производства от мини-харвестеров/форвардеров до
комбинированных машин (харвардер/форвестер).1
Лесозаготовительные машинные комплексы используются
в
качестве
специального
оборудования
для
обеспечения
операций технологического процесса заготовки сортиментов и
управляются
операторами.
подразделяют
на
группы
Машинные
в
зависимости
комплексы
от
назначения,
конструкций технологического оборудования:
- Харвестер (англ. harvester, от harvest «собирать урожай»)
–
это
самоходная
одномодульная
универсальная
лесозаготовительная машина, выполняющая операции валку
дерева, обрезку сучьев, раскряжевку и обмер полученного
сортимента.
- Процессор - это сучкорезно-раскряжевочная машина с
возможностью
сортировки
сортиментов
по
длинам
непосредственно на волоке при сплошных и несплошных
рубках.
-
Форвардер
транспортное
(англ.
forvarder)
средство,
–
состоящее
это
двухмодульное
из
погрузочного
манипулятора и грузовой тележки, выполняющее трелевку
лесоматериала на погрузочный или промежуточный пункт
лесосеки.
-
Харвардер
(форвестер)
–
это
универсальная
лесозаготовительная машина, конструкция которой включает в
себя комбинированный валочно-сучкорезный-раскряжевочнопогрузочный и грузовой (в виде транспортной платформы)
модули,
т.е.
объединяет
в
себе
функции
харвестера
и
форвардера.
1
Макаренко, А.В. Многооперационные машины для лесозаготовок и лесохозяйственного
производства [Текст]/ А.В. Макаренко, М.А. Быковский. – М.: Академия, 2009 – 372 с.
25
Современные
условия
функционирования
лесопромышленных предприятий заставляют их руководителей
обращать внимание на сортиментную технологию заготовки
древесины,
которая
эффективность
позволяет
производства
значительно
при
повысить
сохранении
и
воспроизводстве природной среды (подроста).
Парк
лесосечных
машин
отечественного
лесного
комплекса в значительной мере постоянно обновляется за счет
поступлений зарубежной техники. В большинстве своем она
является продуктом высококлассного машиностроения, так как
непрерывное техническое развитие привело харвестеры и
форвардеры
к
популяризации
из-за
удобного
управления
многофункциональной машиной.
К
примеру,
лесозаготовительных
лесозаготовительной
компьютер.
По
большинство
машин
машиной
своим
имеют
современных
в
управлении
персональный
встроенный
функциональным
качествам,
проходимости, безопасности и экологичности, данные машины
обладают повышенной приспособляемостью к выполнению
лесозаготовительных
высокую
работ.
Практически
производительность,
все
они
надежность,
имеют
низкие
эксплуатационные расходы, хороший дизайн, комфортность и
эргономичность рабочего места оператора.1
Важнейшей особенностью развития зарубежной техники
является ее постоянное совершенствование на конкурентной
основе.
Каждая
модель
импортируемых
машин
легко
адаптируется к российским условиям.
1
Азаренок, В.А. Сортиментная заготовка древесины: учебное пособие [Текст] / В.А.
Азаренок, Э.Ф. Герц, С.В. Залесов, А.В. Мехренцев. - Екатеринбург: Урал.
гос.лесотехн.ун-т, 2015. - 140с.
26
Отличительной чертой зарубежной техники является ее
высокая стоимость по сравнению с отечественной.
В
настоящее
сортиментная
колесными
время
заготовка
существующая
леса
харвестерными
и
и
применяемая
производится
в
форвардерными
основном
машинами
(колесно-харвестерные машины и колесно-форвардерные), а
хлыстовая
–
колесными
и
гусеничными
харвестерными
машинами (гусенично-харвестерные машины) и трелевочными
колесными
машинами
(колесно-трелевочные
машины).
Компоновочные схемы основных их типов представлены на рис.
1.6.
Рисунок 1.6 – Компоновочные схемы лесозаготовительных
машин
На рисунке 1.6 указаны следующие виды машин:
– а и б – трелевочные машины (скиддеры) (4х4), тросочокерной оснасткой (а) и грейферным захватом (б);
– в и г – погрузочно-транспортные машины (форвардеры)
6х6 ( в) и 8 х8 (г);
27
– d и e – колесные валочно-харвестерные машины 4х4 (д) и
6х6 (е);
– ж и з – гусеничные валочно-раскряжевочные машины
(харвестеры) с неизменяющимся (ж) и с изменяющимся (з)
горизонтальным уровнем платформы и нулевым выступом
хвостовой части;
– и, к, л – гусеничные валочно-пакетирующие машины с
неизменяющимся (и, к) и с изменяющимся (л) горизонтальным
уровнем платформы и нулевым выступом хвостовой части (и,
л);
–
м
–
узкозахватная
валочно-пакетирующая
машина
фронтального типа с колесной схемой 4х4.1
Производством лесозаготовительных машин занимаются
свыше 30 фирм Западной Европы и Северной Америки. Из них
по количеству номенклатур выпускаемых машин выделяются
компании John Deere, Komatsu(Valmet), Ponsse, TimberPro,
Logset, Rottne, Tigercat и Амкодор.
Лидирующее положение занимает John Deere (бывшая
Timbeijaek).
В
модельном
параметрами,
решениями.
но
В
ряде
во
целом
машины
многих
отличаются
случаях
внешняя
и
не
только
компоновочными
компоновка
машин
имеет
кубическое построение с доминирующим возвышением кабины
оператора. Моделям каждой фирмы присущ свой характерный
вид и свой фирменный цвет. Внешние формы выполнены с
помощью дизайнерских идей, так и с прочностных факторов.
Элементы моторного капота и кабины у большинства моделей
выполнены с использованием овальных поверхностей. 2
1
Патякин, В.И. Технология и машины лесосечных работ [Текст]/ В.И. Патякин. СПбГЛТУ, 2012. – 362 с.
2
Патякин, В.И. Технология и машины лесосечных работ [Текст] / В.И. Патякин. 28
Зарубежный
парк
лесозаготовительной
техники
в
большинстве состоит из колесных машин. По сравнению с
гусеничными, они имеют следующие преимущества:
– дешевле в производстве и низкие эксплуатационные
расходы;
– широкий диапазон рабочих и транспортных скоростей
движения;
– малоповреждаемое воздействие на лесную среду;
– меньшая металлоемкость;
–
самостоятельное
перемещение
по
дорогам
общего
назначения.
2 КЛАССИФИКАЦИЯ МНОГООПЕРАЦИОННЫХ
ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН
2.1 Колесно-харвестерные машины
СПбГЛТУ, 2012. – 362 с.
29
Современная сортиментная заготовка леса проводится с
широким применением колесных харвестерных машин. Все
модели
таких
машин
Энергетический
соединены
и
харвестерной
приходится
собой.
моторная
технологическом
двухмодульную
технологический
между
установлена
имеют
-
На
модули
машины,
гидроманипулятор
На
51,0...65,0%
шарнирно
энергетическом
установка
головкой.
компоновку.
с
а
массы
на
подвешенной
технологический
всей
модуле
модуль
колесно-харвестерной
машины. Это положительно влияет на устойчивость машин,
следовательно, на повышение производительности. 1
Данная
техника
является
внедорожными,
полноприводными машинами с колесными схемами 4х4, 6х6 и
8х8. В общем виде они представляют собой двухмодульную
компоновку
с
шарнирно-сочлененной
составляет
узкозахватная
рамой.
Исключение
валочно-пакетирующая
машина
фронтального типа, которая имеет монорамную конструкцию.
Сейчас выпускается более 60 моделей колесно-харвестерных
машин. Приоритетные компании одновременно выпускают в
основном
по
три
или
четыре
модели
одной
машины
с
различными техническими характеристиками.
В соответствии со своими параметрами харвестерные
машины предназначены для выполнения различных рубок
ухода, спелых и перестойных насаждений. Они подразделены
на три группы (табл. 2.1). Четкой границы разделения машин
по группам назначения провести невозможно, но авторами В.А.
Азаренком, Э.Ф. Герцем, С.В. Залесовым, А.В. Мехренцевым в
учебнике
«Сортиментная
заготовка
1
древесины:
учебное
Ширнин, Ю.А. Технология и машины лесосечных работ: учеб. пособие для студентов
вузов [Текст] / Ю.А. Ширнин – Йошкар-Ола: МарГТУ, 2011. – 83 с.
30
пособие»1
предложено
классифицировать
колесно-
харвестерные машины следующим образом (табл. 2.1):
Таблица 2.1 – Классификация харвестеров по назначению
№ группы
1
Назначение
Выполнение
прореживания,
проходных рубок и
сплошных рубок
древостоев диаметром
деревьев до 30 см
Выполнение проходных
рубок и сплошных
рубок древостоев с
диаметром деревьев до
50 см
2
3
Выполнение сплошных
рубок
В
1-ю
группу
входят
Модели харвестерных
машин
John Deere
(1070e,1170e), Komatsu
(901.901TX.1), Ponsse
(Beaver, Fox, Ergo,
Scorpion), Амкодор
(2531, 2541, 2551)
John Deere
(1270е),Komatsu
(911,911.5,931,931.1),
Ponsse (Beaver, Fox,
ScorpionKing), Амкодор
(2551)
John Deere (1470е),
Komatsu (941.1,951),
Ponsse (Beaver, Fox,
ScorpionKing)
наиболее
компактные
лесозаготовительные машины с массой не более 22 т и
мощностью двигателя 90-205 кВт. В зависимости от размеров
применяемых шин их ширина изменяется от 2,3 до 3,0 м. На
данных машинах установлены гидроманипуляторы с грузовым
моментом 43-252 кНм и радиусом действия до 11 м.
Во 2-ю группу входят харвестеры, имеющие среднюю
массу 15,7-24,8 т и ширину машины 2,6-3,1 м. Двигатель у
таких машин имеет мощность 132-240 кВт. Грузовой момент
гидроманипуляторов 96-310 кНм и радиус их действия до 11 м.
В 3-ю группу входят самые крупные харвестеры с массой
21,7-24,8 т, шириной 2,7-3,2 м, мощностью 190-240 кВт. Их
1
Азаренок, В.А. Сортиментная заготовка древесины: учебное пособие [Текст]/ В.А.
Азаренок, Э.Ф. Герц, С.В. Залесов, А.В. Мехренцев. - Екатеринбург: Урал.
гос.лесотехн.ун-т, 2015. - 140с.
31
гидроманипуляторы имеют грузовой момент 225-310 кНм и
радиус действия до 11м.
Машины
оснащены
харвестерными
головками
с
возможностьювалки деревьев диаметром: для первой группы
машин до 64см, 2-й и 3-ей до 80 см.
Колесная
формула
ходовой
части
рассматриваемых
харвестеров выполнена в трех вариантах: 4х4(4WD), 6х6(6WD) и
8х8(8WD).
В работе «Технология и машины лесосечных работ» д.т.н.
В.И.
Патякина
предложено
классифицировать
колесные
харвестеры следующим образом (табл. 2.2).1
Таблица 2.2 –
Классификация колесных харвестерных машин
Класс машин
Масса,
кг
Значение
Мощност
ь, кВт
1. Лёгкий – для
прореживания
До 13000 До 130
2. Средний для
выборочных и
сплошных рубок
13000 16000
110-150
1
Производитель и
модель машины
Макс.
Диаметр
спиливае
мого
дерева, см
До 450
Ponsse Beaver;
John Deere 770D;
Rottne:H-8;
Tigercat H-09;
Sampo: 1046,
1066; Logman:
801, 81 1H;
Valtra: F-Line;
Lannen: 860
Forest; Prosilva:
810, 910 и др.
до 600
Ponsse Ergo;
John Deere
1070D;
Caterpillar 550;
Valmet: 901. 3,
91 1.1; Logset
6H;Silvatek
886TH; Rottne
H14; ECO LOG:
550; Tigercat H-
Патякин, В.И. Технология и машины лесосечных работ [Текст] / В.И. Патякин. СПбГЛТУ, 2012. – 362 с.
32
3. Тяжелый - для
сплошных рубок
Свыше
16000
Свыше
150
16; Cremo HPV;
PIKA 956; HSM
208F-26,5",
904F-26,5" и др.
John Deere:
1270D, 1470D;
Caterpillar: 570,
580; Valmet: 91
1.3, 921. 1, 941;
Logset 8H;
Silvatek 896TH;
Rottne H-20; ECO
LOG:560B, 570В,
580B; TimberPro
TB- 620E;
Martimex LKT120T-H и др.
до 800
Классификация колесно-харвестерных машин по массе,
мощности
двигателя
и
диаметру
спиливаемого
дерева
приведена в таблице 2.2.
Наибольшее количество моделей по своим параметрам
относится к 2-й группе (40,0%). Это универсальный класс
средних
колесно-харвестерных
машин
для
выполнения
выборочных и сплошных рубок со средним объемом ствола.
Наиболее
представительными
в
данной
группе
являются
модели Ergo компании Ponsse, 901.3 компании Valmet, 1070D
компании John Deere и Н-14 компании Rottne. Большинство
моделей в этом классе имеют повышенную устойчивость и
маневренность. Они могут работать в насаждениях с различной
сложностью
рельефа.
компактныехарвестерные
1-ю
группу
машины
составляют
(32,0%)
для
легкие
проведения
практически всех видов рубок ухода. Яркими представителями
этой группы являются модели Н-8 компании Rottne и 770D
компании John Deere. Имея небольшие размеры, данные
машины
обладают
хорошей
габаритной
проходимостью
повышенной маневренностью в условиях густых насаждений.
33
и
3-ю группу представляют тяжёлые колесно-харвестерные
машины.
Их доля составляет 28,0%. Основное предназначение
данных
машин
пользования
является
в
крупных
использоваться
в
выполнение
древостоях.
средних
рубок
Они
древостоях,
главного
также
но
могут
эффект
их
применения будет значительно ниже. Наибольший эффект от
машин
этой
группы
достигается
при
крупномасштабных
заготовках леса. В этой группе особо выделяютсямодели Н-20
компании Rottne, 1470D компании John Deere и ТВ-620Е
компании TimberPro.
Большинство машин имеет колесную схему 6х6. Таких
моделей колесно-харвестерных машин 61,0 %. Со схемой 4х4 их
26,0 % и 8х8 -13,0 %.
Диапазон
мощностей
таких
машин
данного
типа
составляет 85-205 кВт.
Однако
двигатели
основное
количество
мощностью
25-190
машин
кВт.
(70,0
Масса
%)
всех
имеет
колесно-
харвестерных машин представлена широким интервалом от 7,0
до 23,5 т. В то же время масса основного количества машин
расположена
в
диапазоне
обеспечивает
им
Номинальная
мощность
14,0-21,0
надежную
колесно-харвестерных
Большая
устойчивость
двигателей,
машинах,
т.
при
масса
валке.
устанавливаемых
выше,
чем
на
на
колесных
трелевочных и форвардерных машинах, соответственно в 1,31,6
и
1,1-1,4
раза.
Это
объясняется
повышенной
энергоемкостью операций, необходимостью одновременного их
выполнения
и
обеспечения
древесины.
Обычно
высокого
устанавливаются
34
качества
обработки
высокомоментные
двигатели, позволяющие одновременно выполнять обрезку
сучьев и перемещать дерево.
Общая
компоновка
колесно-харвестерных
машин
определяется не только колесной схемой, но и, расположением
относительно
оператора
и
Характерным
друг
друга
моторной
гидроманипулятора,
установки
признаком
для
на
всех
кабины
модулях
машины.
вариантов
является
установка гидроманипулятора по центру технологического
модуля, что положительно влияет на устойчивость машины.
Харвестерные головки являются важным механизмом на
начальной
стадии
лесозаготовительных
работ.
Они
обеспечивают валку деревьев, обрезку сучьев и раскряжевку
стволов на сортименты. Современные головки имеют высокую
производительность и качество работы, технологическую и
техническую надежность.1
2.2 Колесно-форварлерные машины
В
настоящее
выполнение
время
сортиментных
большое
распространение
технологий
погрузочно-транспортные
машины
получили
на
колесные
(форвардеры).
Изготовителями форвардеров являются те же производители,
которые выпускают харвестеры.
Большинство
имеют
моделей
двухмодульную
колесно-форвардерных
компоновку.
машин
Энергетический
и
технологический модули шарнирно соединены между собой.
На энергетическом модуле установлена моторная установка
машины, а на технологическом - гидроманипулятор с грузовым
1
Патякин, В.И. Технология и машины лесосечных работ [Текст]/ В.И. Патякин. СПбГЛТУ, 2012. – 362 с.
35
отсеком.
Форвардеры
обычно
работают
совместно
с
харвестерами, но на практике они встречаются в работе с
вальщиком.
Колесно-форвардерные
машины
предложено
классифицировать следующим образом (табл. 2.4).
Таблица 2.4 –
Класс машин
Классификация колесных форвардеров
Значение
Производитель и
Мощност Грузоподъ модель машины
ь, кВт
емность,
кг
До 12000 До 125
До 12000
Ponsee: Cazelle;
John Deere:
810D, 910,
1010D;
Caterpillar: 554;
Valmet: 820,
830.1, 840.2;
Logset:
3F, 4F, 5F;
Rottne: F9; HSM:
208F-22,5",
904F-22,5"; ECO
LOG: 554B;
Cremo: 950R и
др.
12000 110 - 150 12000 Ponsse: Garibou,
16000
15000
Wisent, Bison;
John Deere:
1110D, 1410D;
Caterpillar: 574;
Valmet: 860.1;
Logset: 5F, 6F,
8F; Rottne: SMV
RAPID, F125;
ECO LOG: 564B;
Tigercat: 1055;
Cremo: 1250 и
др.
Свыше
Свыше
Свыше
Ponsse: Buffalo,
16000
150
15000
Buffalo King;
John Deere:
1710D; Valmet:
Масса,
кг
1. Лёгкий – для
прореживания
2. Средний – для
выборочных и
сплошных рубок
3. Тяжелый – для
сплошных рубок
36
90.2;Rottne:F14;
Tigercat: 1065,
1075; ECO LOG:
574В и др.
На основании классификации, приведенной в таблице 2.4,
наибольшее количество моделей колесно-форвардерных машин
сосредоточено в группе средних машин (46,0%). Модели 2-й
группы являются универсальными машинами. Они с успехом
работают как на рубках ухода, так и на рубках главного
пользования. Среди них следует выделить модели компаний
John Deere 1110D и 1410D, Rottne Solid F12S и Solid F14, Valmet
860.1, Ponsse Wisent и Bison, Logset 6F.
Колесно-форвардерные машины данной группы имеют
грузоподъемность от 12000 до 16000 кг. Их максимальные
тяговые усилия достигают 130-180 кН.
Класс легких машин составляет 36,0%. В основном данные
колесно-форвардерные
машины
предназначены
для
проведения всех видов рубок ухода. Они могут использоваться
также
на
сплошных
небольшим
объемом
представляют
модели
малообъемных
ствола.
рубках
Наибольший
Cazelle
компании
древостоев
интерес
Ponsse,
с
здесь
1010D
компании John Deere, 830.1 компании Valmet и 554В компании
ECO LOG. Грузоподъемность колесно-форвардерных машин
этого класса составляет 9000-12000 кг, максимальное тяговое
усилие - 120-150 кН.
В группе тяжелых машин, предназначенных для работы на
сплошных
рубках,
форвардерных
сосредоточено
машин.
Это
18%
дорогие
моделей
машины
с
колесновысокой
грузоподъемностью, которые применяются на рубках главного
пользования.
При
минимальном
37
количестве
рейсов
они
выполняют в полном объеме производственную программу по
вывозке древесины с лесосеки. Наибольшую эффективность
применения имеют модели Buffalo King компании Ponsse,
1710D компании John Deere, 890.2 компании Valmet и TF820-E
компании TimberPro. Диапазон изменения грузоподъемности
машин
данной
группы
составляет
16000-21000
кг.
Они
развивают максимальное тяговое усилие 180-230 кН.
Высота
дорожного
просвета
у
колесно-форвардерных
машин составляет около 560-735 мм. Меньшие значения имеют
легкие модели машин Solid F9-6 компании Rottne и 810D
компании John Deere.
Максимальные значения этого параметра отмечаются у
тяжелых машин Buffalo King компании Ponsse, 1710D компании
John Deere, 890.2 компанииValmet и др. Диапазон изменения
клиренса большинства машин составляет 600-680 мм.
Ширина стандартных шин у колесно-форвардерных машин
с колесной схемой 6х6 равняется 600 или 700 мм, у машин с
8х8 - только 600 мм. Современные колесно-форвардерные
машины имеют широкий диапазон давления на почво-грунт,
который составляет 28,7...62,6 кПа. Наименьшие значения
давления имеют легкие 8- колесные машины. Это Solid F9-6
компании
Rottne
и
830.1
компании
Valmet.
Наибольшее
давление на почво-грунт оказывают модели TF820-E компании
TimberPro и 1014 компании Tigercat. При полной загрузке
грузового отсека давление у всех машин возрастает в 1,8-2,2
раза.
Благоприятно
сказывается
на
снижение
давления
использование шин более широких размеров. В качестве
альтернативы предлагаются шины шириной 700 или 750 мм.
На
большинстве
применяются
разные
машин
размеры
38
с
колесной
передних
и
схемой
задних
6х6
колес.
Увеличенный
диаметр
передних
колес
снижает
их
бульдозерное действие, уменьшает сопротивление качению,
уменьшает
больших
уплотнение
по
почвы,
величине
способствует
пороговых
преодолению
препятствий.
Передние
колеса, взаимодействуя с почвой, уплотняют ее, облегчая этим
движение последующих за ними колес.
При многократных проходах колесно-форвардерных машин
по одному следу решающее значение на глубину колеи
оказывает
максимальная
нагрузка
на
колесо.
Перегрузка
задних колес при движении с возом неизбежно вызывает
увеличение глубины колеи. Максимальное число проходов
будет
обеспечиваться,
если
нагрузка
будет
равномерно
распределена по осям. Это условие в лучшей мере соблюдается
при работе 8-колесной машины. По данным компании John
Deere, распределение нагрузки между передней и задней
тележками
форвардера
810D
при
полной
его
загрузке
составляет соответственно 41 и 59%.
Для повышения проходимости 8-колесных форвардеров на
переувлажненных почвах компания Ponsse установила третью
пару
колес
за
тележкой
технологического
модуля
с
применением гусениц на обоих модулях. Создание колеснофорвардерных машин с колесной схемой 10х8 позволило
снизить
давление
грузоподъемность.
на
В
почву
и
тем
результате
самым
повысить
уменьшается
его
количество
рейсов, повышается производительность, снижается расход
топлива.
Учитывая
форвардерных
главное
машин
–
целевое
назначение
доставку
древесины
39
колеснок
пункту
назначения, к конструкции грузового отсека предъявляются
следующие особые требования:
–
соответствие
вместимости
отсека
грузоподъемности
машины;
–
исключение
негативных
воздействий
габаритных
размеров отсека на лесную среду и соответствие их нормам
движения по автостраде;
–
создание
грузового
пространства,
обеспечивающего
возможность формирования воза из сортиментов различной
длины, равномерного распределения его массы по колесам,
сохранения
его
формы
при
транспортировке
и
способствующего устойчивому движению машины;
–
обеспечение
удобства
выполнения
погрузочно-
разгрузочных работ, сортировки и качества укладки;
– по своей конструкции отсек должен быть легким,
прочным и эргономичным при технологическом и техническом
обслуживании.1
Несмотря
практически
на
на
комплекс
всех
противоречивых
моделях
машин
требований,
были
найдены
компромиссные решения, удовлетворяющие эти требования.
Основным
показателем,
характеризующим
грузовое
пространство отсека, является его поперечное сечение. У
современных колесно-форвардерных машин оно изменяется от
2,9 до 6,0 м2.
Продолжительность выполнения погрузочно-разгрузочных
работ
при
совершении
колесно-форвардерными
машинами
технологического цикла достигает 70% затрат времени. С
целью
минимизации
этих
затрат
1
разработчики
машин
Григорьев, И.В. Снижение отрицательного воздействия на почву колесных трелевочных
тракторов обоснованием режимов их движения и технологического оборудования [Текст]
/ И.В. Григорьев. – СПб.: ЛТА, 2012. – 236 с.
40
постоянно уделяют большое внимание совершенствованию
погрузочных устройств. Производители колесно-форвардерных
машин
устанавливают
собственного
на
производства,
свои
а
машины
также
манипуляторы
специализированных
компаний Loglift, Cranab, Foresteri и др. Изменения длины
вылета стрелы существующих манипуляторов составляет 6,110,3 м. Оба крайних значения принадлежат кранам компании
Foresteri. Манипуляторы имеют телескопические удлинители
стрелы. Диапазон их удлинения изменяется в пределах 1,2-4,8
м.
Максимальный подъемный момент составляет 37-145 кН.
Минимальное
значение
имеют
манипуляторы
компании
Foresteri, наибольшее – компании Ponsse. Все манипуляторы
поворачиваются на полный оборот и более.
Колесно-форвардерные
машины
последних
поколений
компаний TimberPro, Tigercat и John Deere имеют поворотную и
выравниваемую кабину. Кабина автоматически следует за
движением захвата стрелы, создавая 360-градусный обзор
местности вокруг машины. Механизм выравнивания быстро и
плавно реагирует на изменение рельефа местности.
Все это значительно повышает комфорт и эргономику
боты
оператора,
что
положительно
отражается
на
эффективности использования машины.
В работе «Сортиментная заготовка древесины: учебное
пособие»1 авторов В.А. Азаренока, Э.Ф. Герца, С.В.Залесова,
А.В. Мехренцева предложено классифицировать форвардеры
следующим
образом:
по
грузоподъемности.
По
данному
показателю машины подразделяются на три группы. Первую
1
Азаренок, В.А. Сортиментная заготовка древесины: учебное пособие [Текст]/ В.А.
Азаренок, Э.Ф. Герц, С.В. Залесов, А.В. Мехренцев. - Екатеринбург: Урал.
гос.лесотехн.ун-т, 2015. - 140с.
41
группу представляют форвардеры грузоподъемностью 5-10 т,
вторую-с10 до14 т, третью свыше 14т.
Масса
форвардеров
каждой
из
групп
изменяется
в
следующем диапазоне: 1-я группа 12800-14000 кг, 2-я группа
14700-19800 кг, 3-я группа16500-23800 кг.
Таблица 2.5 – Группировка форвардеров по грузоподъемности
№
группы
1
Грузоподъемность, т
До 10
2
От 10 до 14
3
Свыше 14
Модели форвардеров
Ponsse (Gazelle)
Амкодор(2631, 2641)
John Deere (1010Е, 1110Е, 1210Е)
Komatsu (835,855.1) Ponsse (Wisent,
Elk, Buffalo)
Амкодор (2661-01, 2662, 2662-01)
John Deere (1510E, 1910)
Komatsu (865, 895)
Ponsse (BuffaloKing, Elephant,
ElephantKing)
Амкодор (2682-01)
Коэффициент использования тары представляет собой
отношение грузоподъемности машины к ее массе, то потенциал
эффективности
использования
форвардеров
по
данному
показателю повышается с ростом их массы: в 1-й группе
коэффициент составляет 0,55-0,71, 2-й 0,67-0,88, 3-й 0,73-1,00.
Мощность
двигателей
варьируется
согласно
энергетическому потенциалу: 1-я группа от 90 до 129 кВт, 2-я
группа от 114 до 205 кВт и 3-я группа от 132 до 205 кВт.
Хорошие ходовые качества форвардеров и в сложных
условиях бездорожья, и на дорогах с различным покрытием
поддерживает
комплексная
система
управления,
микропроцессор контролирует и управляет гидронасосом и
двигателем.
Точное и полное автоматическое регулирование позволяет
получить
максимальное
тяговое
42
усилие
даже
на
низких
оборотах двигателя, а также создать благоприятные ездовые
качества машины.
2.3 Лесные комбайны для сортиментной заготовки
древесины
На сегодняшний день в мировой лесозаготовительной
практике
применяются
заготовки
древесины,
классификационным
технологий
делится
различные
которые
признакам.
по
способы
и
различаются
К
технологии
по
разным
примеру,
многообразие
типам:
сортиментная,
четырем
хлыстовая, целыми деревьями и щепой.
Существующая
традиционная
технология
заготовки
древесины с помощью однооперационных машин предполагает
многократное
деревьями,
а
пакетирующая
манипулирование
затем
хлыстами.
машина
и
сначала
Деревья
спиленными
срезает
укладывает
на
валочногрунт
разрабатываемой лесосеки мелкими пачками объемом 2-2,5 м3.
Бесчокерная трелевочная машина, например манипуляторного
типа с зажимным коником, подбирает их, трелюет воз деревьев
объемом 8-10м3 в полупогруженном положении и сбрасывает
его в формируемый штабель на погрузочном пункте для
последующей обработки.1
На одну перекладку меньше делает валочно-трелевочная
машина, укладывающая комли спиленных деревьев в свой
зажимной коник для трелевки на погрузочный пункт. Затем
деревья поштучно обрабатывает сучкорезная машина, срезает
1
Азаренок
В.А.
Рекомендации
по
сортиментной
заготовке
древесины
многооперационными машинами на территории Свердловской области [Текст]/ В.А.
Азаренок, С.В. Залесов, Э.Ф. Герц, Г.А. Годовалов, и др. - Екатеринбург:
Урал.гос.лесотехн.ун-т, 2010. - 67с.
43
с
них
сучья
и
уже
хлыстами
сбрасывает
на
землю.
Лесопогрузчик вновь поднимает хлысты и укладывает их на
специализированный транспорт для доставки на нижний склад,
где хлысты вновь разгружают и падают на раскряжовочносортировочную
складывают
линию,
в
лесоматериалы
карманы-накопители
которой
необходимой
в
длины
виде
сортиментов.
Все
эти
многочисленные
погрузочно-разгрузочные
операции и перемещения связаны с большими трудозатратами
и оказывают вредное техногенное воздействие на внешнюю
среду.
При
этом
технологическом
процессе
заготовки
древесины задействуются 3-4 лесозаготовительные машины,
лесовозный автомобильный транспорт и рабочее оборудование
нижнего склада.
Разработчики
постоянно
новой
лесозаготовительной
совершенствуют
систему
техники
лесозаготовительных
машин. Как показал опыт, на значительной части Российской
Федерации в настоящее время наиболее эффективной является
новая
технология
заготовки
древесины
системой
машин
харвестер-форвардер с ввозкой заготавливаемых сортиментов
лесовозными
автопоездами,
гидроманипуляторами
для
оснащенными
самозагрузки
(разгрузки).
Харвестер выполняет за один технологический подход валку
деревьев, обрезку сучьев и раскряжевку, оставляя на лесосеке
сортименты заготовленной древесины необходимой длины, как
правило 4 и 6 м. Форвардер подбирает эти сортименты с грунта
разрабатываемой лесосеки, формируя на грузовой платформе
пакет объемом 8-12 м3, транспортирует его в погруженном
положении на лесопогрузочный пункт и укладывает в штабели
лесоматериалов.
Затем
сортименты
44
автотранспортом
доставляются потребителю или перегружаются на другие виды
транспорта для доставки к месту последующей переработки. В
этом случае при заготовке лесоматериалов задействуются 2
лесозаготовительные машины и лесовозный автопоезд.
Однако весь цикл лесосечных работ можно выполнить с
помощью одной единицы техники – харвардера (форвестера).
Конструкция харвардера включает в себя комбинированный
валочно-сучкорезно-раскряжевочно-погрузочный и грузовой (в
виде транспортной платформы) модули. Он выполняет весь
комплекс лесозаготовительных работ: валку, очистку деревьев
от сучьев, раскряжевку хлыстов обрабатываемых деревьев,
погрузку и транспортирование на погрузочный пункт верхнего
склада,
т.е.
объединяет
в
себе
функции
харвестера
и
форвардера.
Область применения этого специализированного средства:
малые
предприятия
с
небольшим
объемом
заготовок
древесины; участок где использование двух различных типов
машин
нецелесообразно,
так
как
приводит
к
его
загромождению и увеличению расходов на перебазрование,
при работе на разрозненных участках лесосырьевого фонда
предприятия; на выборочных и санитарных рубках ухода, а
также при заготовке древесины в условиях разрабатываемых
лесосек с малым и средним объемом хлыста, где затраты на
выполнение работ достаточно велики по сравнению с объемом
заготовленной в таких условиях древесины.
Производительность этих машин при двухсменном режиме
работы составляет около 4500м3 в месяц в зависимости от вида
рубок
заготавливаемой
древесины.
Харвардер
позволяет
заменить комплекс лесозаготовительных машин, сократить
45
затраты на 40-50% по сравнению с приобретением харвестера и
форвардера и снизить эксплуатационные расходы в 2 раза.
Первый вариант харвардера – это результат совместной
разработки фирм австрийской Wolf и финской Sakari Pinomaki.
Харвардеры Yunior и Senior снабжены комбинированными
харвестерными головками (агрегатами) Pika-400 и Pika -500,
имеющими
захватные
выполнения
рычаги
рамной
погрузочно-разгрузочных
конструкции
работ.
В
для
настоящее
время такие головки выпускает финская фирма AFM-Forest Ltd.
Интересна
конструкция
грузового
модуля
харвардера
Valmet 801 Combi(произв. Финляндия). Грузовая платформа
установлена на задней полураме машины с возможностью
поворота
в
вертикальной
горизонтальный
для
обрабатываемых
загрузки
плоскости
ее
деревьев,
в
что
и
процессе
наклона
в
раскряжевки
сокращает
время
технологического цикла производства работ.
В 2017г. производство харвардера предлагают две фирмы –
TimberPro
(США),
Ponsse
Bufalo
Dual
(+Wisent
Dual)
(Финляндия). Автор статьи «Лесной комбайн для заготовки
сортиментов»
профессор
Д.В.
Кондратюк
предложил
табличную версию технических характеристик харвардеров в
таблице 2.6.
Таблица 2.6 – Технические характеристики харвардеров
Параметры
TimberPro 830
Колесная
формула
Мощность
двигателя, кВт
Скорость
движения, км/ч
Вместимость
топливного бака,
л
8х8
Ponsse
Dual
8х8
224
205
129
0-19,3
0-9/0-28
0-9/0-28
382
150-400
130-400
46
Bufalo Ponsse Wisent Dual
6х6/8х8
Поперечное
сечение грузовой
платформы, м2
(на заказ)
Длина
платформы, м (на
заказ)
Манипулятор:
вылет,м
грузоподъемность
, кг
грузовой момент,
кН*м
площадь захвата,
м2
Харвестерная
головка
Грузоподъемность
,т
Масса, кг в
варианте
харвестера/форва
рдера
4,76-5,61
4,5-5,1
4,3-4,5
5,147-6,315
4,04 + удлинитель
0-0,7 м
9,75
2053
4,04-4,59 +
удлинитель 00,7 м
К90 Dual
7,8(10)
-
200
124
124
0,36
0,28
0,28
Kesla RH30
Ponsse H53
Ponsse H53
18
14
12
23550
15700/16400
13400/14800//13600/
15000
Конструкция
харвардера
состоит
К90 Dual
7,8(10)
-
из
шарнирно
сочлененного восьмиколесного шасси, на одной части которого
установлены энергетическая установка. Кабина машиниста и
манипулятор с харвестерным агрегатом, а на другой - грузовая
платформа
со
стойками
для
транспортирования
лесоматериала.
Машины
эффективно
работают
круглого
сначала
в
режиме харвестера с предварительной укладкой сортиментов
на грунт разрабатываемой лесосеки, затем форвардера. Для
этого они оснащены сменным оборудованием: харвестерной
головкой
для
работы
в
режиме
харвестера,
грейферным
захватом для работы в режиме форвардера или захватнораскряжевочным грефером Ponsse EH25 с системой контроля
веса для заготовки дровяных лесоматериалов. Время рабочего
оборудования составляет около 10 мин. При переоборудовании
47
машины в харвестер снимается удлинитель платформы и
коники со стойками.
Аналогично
предыдущей
таблице,
профессором
Д.В.
Кондратюк [«Лесной комбайн для заготовки сортиментов»] 1
составлена таблица 2.7, в которой представлены основные
параметры харвестерных головок харвардеров производста
фирм TimberPro и Ponsse.
Таблица 2.7 – Техническая характеристика харвестерных
головок
Параметры
Kesla RH30
Ponsse Hs3
LogMax
5000c
AFM 50
combi
750
480
640
520
550
430
560
430
30
18
20,5
18-22
0-4
0-5
0-5
0-5,5
2
3
2
3
720
500
515
750
1320
870
908
825
Диаметр
(max), мм:
пропила
обработки
Подача:
тяговое
усилие, кН
скорость
обработки, м/
с
тяговые
вальцы, шт
Раскрытие
сучкорезных
ножей
(захватов),
мм
Масса, кг
Анализируя
профессора
В.И.
классификации
Патякина
и
характеристиками
нескольких
профессором
Кондратюком,
Д.В.
харвестера/форвардера
таблицу
с
харвардеров
предлагаю
техническими
представленную
на основании
типовых таблиц классифицировать харвардеры по некоторым
значениям, представленным в таблице 2.8.
Таблица 2.8 – Классификация харвардеров (форвестеров)
1
Кондратюк, Д.В. Лесной комбайн для заготовки сортиментов [Текст] / Д.В. Кондратюк. М.: МГУЛ, 2013. - 60 с.
48
Класс
Значение
Масса, кг
Производитель и модель
Мощность,
кВт
Малы
й
До 13500
До 150
Максим
альный
диаметр
спиливаемо
го дерева,
см
До 400
Средн
ий
13500 16500
125 - 210
До 600
Тяжел
ый
Свыше16
500
Свыше 210
До 800
PONSSE Wisent Dual
(Финляндия), Vimek 610.2
Biocombi (Швеция),
ENTRACO N EF 45/EC60
(Чехия), Pikka 828 Pinox
(Германия)
PONSSE Bufalo Dual
(Финляндия), Logman811
C (Финляндия), Logman
LC 8 (Финляндия), Valmet
801 Combi (Финляндия)
TimberPro TH
830/840(США)
В Федеральном государственном унитарном предприятии
«Государственный
комплекса»
научный
разработаны
центр
три
лесопромышленного
варианта
конструкций
гусенечного харвардера для загрузки сортиментов в грузовую
платформу
в
процессе
раскряжевки,
способствующих
сокращению времени цикла производства работ и повышению
их производительности.
Первый вариант (рис. 2.1) – конструкция машины с
передним (перед кабиной) расположением гидроманипулятора,
оснащенного комбинированной харвестерной головкой AFM
Combi
(рис.
2.2),
что
позволяет
эффективно
проводить
лесосечные работы без смены рабочего оборудования.
49
Рисунок 2.1 – Заготовка сортиментов длиной до 4мгсеничным
харвардером конструкции ФГУП «ГНЦ ЛПК»
Рисунок 2.2 – Харвестерная головка AFM 50 Combi
50
Рисунок 2.3 – Харвестерная головка LogMax 5000C
На
раме
машины
за
кабиной
размещена
грузовая
платформа (рис. 2.4) со сдвинутыми средними стойками,
образующими
два
кармана-накопителя
для
поперечного
расположения сортиментов. При этом возможна подсортировка
сортиментов по породам (хвойные и лиственные). Разгрузка
платформы осуществляется гидроманипулятором.
Рисунок 2.4 – Грузовая платформа гусеничного харвардера
конструкции ФГУП «ГНЦ ЛПК»
Второй вариант (рис. 2.5) – конструкция, аналогичная
конструкции первого; различие в том, что средние и задние
стойки
грузовой
платформы
выполнены
с
возможностью
поворота в продольно-вертикальной плоскости для разгрузки
сортиментов самосвальным способом, а в качестве рабочего
оборудования
используется
харвестерная
головка с более
высокими техническими параметрами и показателями, что
позволяет эффективнее выполнять лесосечные работы без
смены рабочего оборудования.
51
Рисунок 2.5 – Заготовка сортиментной древесины длиной до 4м
с разгрузкой самосвальным способом гусеничным харвардером
контрукции ФГУП «ГНЦ ЛПК»
Третий вариант (рис. 2.6) – конструкция, в которой
грузовая
платформа
для
транспортирования
сортиментов
длиной 6м в продольном положении установлена на шасси
машины с возможностью поворота в горизонтальной плоскости,
обеспечивающего
поперечный
загрузку
сброс
в
процессе
сортиментов
при
раскряжевки
штабелевании
на
лесопогрузочном пункте верхнего склада. При этом боковые
стойки,
по
крайней
мере,
с
одной
стороны
выполнены
поворотными в поперечно-вертикальной плоскости, образуя
аппарели.
Рисунок 2.6 – Заготовка сортиментов длиной 6м гусеничным
харвардером
конструкции ФГУП «ГНЦ ЛПК»
Реализация таких технических решений предполагается
ООО «Рубцовским агрегатным заводом» на базе гусеничного
шасси типа ТТ-4м с установкой более мощного, экономичного и
менее материалоемкого дизельного двигателя, автоматической
электромеханической трансмиссии и системы управления ею.
Это позволит обеспечить:
–
повышение
в
1,5-1,8
раза
годового
полезного
экономического эффекта от производства эксплуатации машин;
52
– увеличение на 20% КПД привода трансмиссии и на 1015% рабочих скоростей движения машины, снижение на 1520% удельного расхода топлива;
–
автоматическое
регулирование
скорости
движения
технического средства в зависимости от текущей нагрузки;
– исключение стартера для запуска дизеля генератора для
питания
бортовой
электроприводов
машины
агрегатов
и
возможность
исполнительных
использования
механизмов
с
активным приводом вместо механических или гидравлических
устройств;
– снижение на 15-20% эксплуатационных расходов в
результате повышения комплексных показателей надежности
трансмиссии и электроприводов, уменьшения расходов на
запчасти и смазочные материалы;
– улучшение условия труда машиниста;
– снижение в 3-5 раз уровня выбросов веществ (СО, СО2,
NO, HC) в отработавших газах;
– повышение гарантированного ресурса до 10 тыс.ч по
мотосчетчику;
– электропитание внешних потребителей при работе в
режиме передвижной электростанции.1
В
2013
году
шведский
инженер-инноватор
Кристен
Леннартссон представил миру по его мнению идеальный
харвардер.
«Это первый Харвардер для рубок главного пользования.
Новая
модель
сочетающей
харвардера
функции
(лесозаготовительной
харвестера
1
и
форвардера)
машины,
обладает
Азаренок,
В.А.
Рекомендации
по
сортиментной
заготовке
древесины
многооперационными машинами на территории Свердловской области [Текст]/ В.А.
Азаренок, С.В. Залесов, Э.Ф. Герц, Г.А. Годовалов, и др. -Екатеринбург:
Урал.гос.лесотехн.ун-т, 2016. - 67с.
53
десятью колесами и имеет название «The Beauty» и имеет ряд
новых решений. Что касается замены
рабочего инструмента,
решение было перемещено на погрузочную площадку.
Харвардер оснащен уникальной системой распределения
нагрузки,
которая
исключает
снижает
возможность
Леннартссоном
и
его
давление
поломки
коллегой
колес
машины.
Андреасом
на
грунт
и
Разработанное
Андерссоном
решение представляет собой машину с десятью колесами
вместо обычных шести или восьми. Харвардер обладает задней
и переднейпарами колес, сделанными из монолитной резины.
Эти специализированные колеса оказывают ключевое влияние
на производительность новой машины.
На колесах имеются поперечные канавки, которые по
форме точно соответствуют надеваемым поверх стальным
гусеницам,
что
обеспечивает
большую
мощность
и
безопасность. Сами гусеницы призваны распределить нагрузку
по большей площади, тем самым уменьшая давление на почву
и увеличивая проходимость машины. В четырех ступицах из
десяти
есть
моторы,
поэтому
скоростью
колес задней
и
передней оси можно индивидуально управлять. «У каждого
колеса – индивидуальная подвеска: раздельные механизмы
выравнивания и маятниковые рычаги.
Колеса могут преодолевать препятствия до 90 см. высотой
без
какого-либо
наклона
всей
машины»,
сообщает
Леннартссон. В условиях леса использование монолитной
резины имеет особые преимущества. «Вы избегаете проколов,
которые могут стать серьезной проблемой в лесу. Колеса, при
этом, имеют некоторую упругость – они не передают так
вибрацию и колебания, как жесткие.
54
В лесу машина работает как харвестер. Харвестерная
головка используется
Раскряжевка
для валки леса
осуществляется
погрузочной
площадке
грейферным
захватом.
в
месте
харвестерная
Замена
и обрезки сучьев.
погрузки.
головка
производится
На
заменяется
с
помощью
недавно разработанной системы. «Оператор делает это за
десять секунд из кабины – система замены харвестерной
головки на грейферный захват прекрасно работает каждый
раз»
говорит
Леннартссон.
Машина
эксплуатировалась
в
течение почти трех лет и работает на полную мощность с
сентября 2012 года.
Машина
показала
практически
100-процентную
готовность к работе. За время эксплуатации была только одна
неисправность разрыв шланга охлаждения. Согласно расчетам,
«Красавица» способна экономить время работ на 25% и
топливо до 10%. Другие нововведения: недавно разработанный
манипулятор, способный поднимать до двух тонн груза с
пределом досягаемости до десяти метров; гидравлическая
передача с двигателем в каждой из десяти ступиц колес.
Харвардер «The Beauty» имеет десять колес с индивидуальной
самовыравнивающей подвеской, что позволяет работать в
сложных условиях и значительно снизить нагрузку на грунт.
Скорости вращения колес может быть разной и управляется
индивидуально в зависимости от условий работы, что позволяет
предотвратить повреждение почвенного покрова.1
С ноября 2014 года пробную версию харвардера выпустила
фирма Komatsu модель Х19 на базе Valmet 801 Combi. В
отличие от прежней машины, производство которых было
1
Азаренок, В.А. Сортиментная заготовка древесины: учебное пособие [Текст] / В.А.
Азаренок, Э.Ф. Герц, С.В. Залесов, А.В. Мехренцев. - Екатеринбург: Урал.
гос.лесотехн.ун-т, 2015. - 140с.
55
прекращено в 2007 году. X19 имеет грузоподъемность 19 т., а
801 Combi, имел полезную нагрузку 13т. Х19 оптимизирован
для работы при сплошных рубках. База харвардера является
крупнейшим
форвардером
Komatsu
895.
Харвардер
имеет
вращающийся и блок кабины крана и аналогичным образом с
возможностью вращения и прицепа, для того чтобы, грузились
сразу в прицеп, не кладя сортименты на почву. В то время как
он имеет максимальный диаметр вырубкой не более 50 см,
опыт в Германии показал, что его применение оптимальным
является при диаметрах от 15 до 18 см.
Как и следовало ожидать, хавардер – испытательная
машина, Андерса Лидена, тратит много времени – и на захват,
так как захватывает слишком маленькие порции. Он выступает,
чтобы
изменить
для
сбора
урожая
или
погрузочно-
разгрузочных работ с помощью быстрой связи между захватом
и
головки
харвестера.
Эта
концепция
работает
на
его
комбинированных машинах Ponsse Dual также швед Кристер
Lennartsson на его харвардере «Beauty».
56
3 НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ РАБОТЫ
ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН
3.1 Расчет производительности удельных затрат при
лесозаготовке
древесины многооперационными машинами
В течение последнего времени у лесозаготовителей с
малыми объемами заготовок все больше и больше растет
интерес к комбинированным лесозаготовительным машинам.
Ведь такие типы машин совмещаю в себе выполнение всего
комплекса
лесосечных
сортиментов.
Также
работ
харвардер
от
валки
позволяет
до
трелевки
минимизировать
воздействие лесозаготовительных машин на почву за счет
сокращения количества необходимых проходов машины по
технологическому коридору.
Такое решение объединить в одной машине функции и
харвестера и форвардера позволяет обеспечить быстроту и
эффективность
процессов
пиления,
лесоматериала.
57
погрузки
трелевки
При анализе оценки экономической эффективности того
или иного технологического процесса лесозаготовок явным и
важным
показателем
является
производительность
применяемых машин.1
Под производительностью механизма машины поточной
линии понимают количество работы, выполненной в единицу
времени
(час,
смену,
сутки
и
т.п.).
На
лесозаготовках
количество работы оценивается в кубических метрах. Таким
образом, часовая производительность оценивается в м 3/ч. Но
лесосечные
работы
являются
довольно
энергоёмким
и
трудоёмким процессом. Поэтому помимо расчёта часовой
производительности
выявление
используемых
технологий
заготовки
машин
необходимо
древесины,
позволяющих
получить продукцию при минимальных затратах энергии и
минимальных трудозатратах, что является важной актуальной
задачей.
Рассмотрим расчёт часовой производительности, удельных
энерго- и трудозатрат таких многооперационных машин для
лесосечных работ при сортиментной заготовке, как харвестеры
и харвардеры.2
Сортиментная
заготовка
леса
является
экологически
благоприятной и экономически выгодной, поэтому разработка
методов энергетической оценки технологий рационального
лесопользования
очень
востребована
в
настоящее
время.
Харвестеры, или валочно-сучкорезно-раскряжёвочные машины,
получили
в
распространение
настоящее
при
время
проведении
1
довольно
лесосечных
широкое
работ.
Ширнин, Ю.А. Разработка параметров оборудования и технологии экстремальных
условий лесозаготовок[Текст] / ю.а Ширнин. – Йошкар-Ола: ПГТУ, 2014. – 232 с.
2
Коломинова, М.В. Определение удельных энерго- и трудозатрат при работе харвестеров
и форвардеров [Текст] / М.В. Коломинова //Вестник Московского государственного
университета леса. Лесной весник - 2013. - № 1(93). – С. 63-67.
58
Харвестеры работают обязательно в комплексе с трелёвочными
машинами для сортиментов – форвардерами.
Харвардеры,
трелёвочные
или
валочно-сучкорезно-раскряжёвочно-
машины,
пока
не
получили
большого
распространения на лесозаготовках в связи со значительной
массой при наборе полновесной пачки и соответствующими
большими сопротивлениями перемещению. Но эффективность
использования машины, позволяющей выполнять все рабочие и
транспортные операции лесосечных работ, очевидна.
Для
правильной
оценки
технологического
процесса
необходимы показатели, по значению которых можно судить о
ходе технологического процесса и дать его качественную
оценку. К таким показателям относятся производительность
машин, энергоемкость процесса, себестоимость продукции,
приведенные затрат.1
Расчётная
часовая
производительность
харвестеров
и
харвардеров, м3 в общем виде рассчитывается как:
Прасч = (3600 * Vi) / tц,
(3.1)
где 3600 – переводной коэффициент;
Vi – объём работы, выполненной за один цикл, м3;
tц – время цикла, с.
Часовая производительность харвестеров (ВСРМ), м 3/час,
рассчитывается по формуле:
ПВСРМ = (3600 * Vх * φi) / TцВСРМ,
(3.2)
где Vх – средний объём спиливаемого дерева (хлыста), м3;
1
Дербин В.М. Совершенствование сортиментной заготовки [Текст] /В.М. Дербин, М.В.
Дербин. – М.: Мир, 2014. – 130 с.
59
φi – коэффициент использования рабочего времени;
TцВСРМ – время цикла валки одного дерева, очистки
ствола
от
сучьев
и
раскряжёвки
хлыста
на
сортименты
харвестером, с.
Время цикла валки одного дерева, очистки ствола от
сучьев и раскряжевки хлыста на сортименты харвестером, с.,
определяется по формуле:
TцВСРМ = td + tпр + tc + tпереез =
td + (Ix/υпр) + ((π*d2cp*(nпр+1)) / (4*Пчист.пил.* k 1)+(104*Vx*k2) /
(Δ*υм*q),
где
tд
–
время
доставки
сучкорезно-раскряжёвочной
манипулятором
головки
(ВСРГ)
к
(3.3)
валочнодереву
и
подтаскивание его к месту обработки, с;
tпр – время протаскивания дерева через сучкорезные
ножи, с;
tс – время на спиливание и раскряжёвку хлыста на
сортименты, с;
tпереез – время переездов в расчёте на одно дерево, с;
Iх – средняя длина спиливаемого дерева (хлыста), м;
υпр – скорость протаскивания при обрезке сучьев, м/с;
π = 3,14;
dср – средний диаметр спиливаемого дерева (хлыста), м;
nпр.+1 – число пропилов при раскряжёвке, включая
спиливание;
Пчист.пил. – производительность чистого пиления цепной
пилой ВСРГ, м2/с;
k1 – коэффициент использования производительности
чистого пиления;
60
Δ – ширина ленты, разрабатываемой ВСРМ, м;
υм – средняя скорость движения машины по лесосеке,
м/с;
q – средний запас на 1 га, м3/га;
k2 –коэффициент, учитывающий время на повороты
машины на границах делянки.
Часовая
производительность
харвардера,
м3/час,
рассчитывается как:
Пхарвардера = ((3600*Мп) / (tд + tпр. + tпереез * kп + tдв + tсб.шт) =
(3600*Мп) / ((tд+(Ix/υпр)+((π*d2ср*(nпр+1)) / (4*П
*k1) +
чист.пил
((104*Vx*k2)/(Δ*υ*q)) + ((2Icp*k3)/υм)+((2tзахв*Мп)/Vп.с.))
(3.4)
где Мп – объём трелюемой пачки сортиментов, м3;
kп – коэффициент использования производительности
чистого пиления, м;
104 – переводной коэффициент;
Vх – средний объём дерева (хлыста), м3;
tдв – время на передвижения харвардера за один рейс, с;
tсб.шт. – время на сбор и штабелёвку сортиментов за один
рейс харвардера, с;
Iср – среднее расстояние трелёвки, м;
υм – средняя скорость движения машины, м/с;
k3 – коэффициент, учитывающий время манёвров
харвардера на лесосеке и погрузочном пункте, с;
tзахв – время одного цикла захвата пачки сортиментов,
переноса их и укладки в штабель, с;
Vп.с. – объём пачки сортиментов, захватываемых за один
приём, м3.
Удельные энергозатраты при работе харвестера, кВт·час/
м3, определяются по формуле:
gвсрм = gср + gсп + gоч + gр + gм + gр.о
61
(3.5)
где
обозначены
удельные
энергоёмкости
следующих
операций:
gср – срезания деревьев;
gсп – снятия деревьев с пней;
gоч – очистки деревьев от сучьев;
gр –раскряжёвки хлыстов;
gм – движений машины в процессе работы;
gр.о – движений рабочих органов харвестера .1
В общем виде формулу можно записать как:
gвсрм = ((C*π*dcp*b*K)/(4*Vx))*((vi/ŋi)+((C2*uп*vi)/(υp*ŋi)) +
((C*M*ω*vp.o)/(Vx*ŋp.o)) + ((C*vi)/Vx)*[Kp*S + ((Ix*(Qx*k’+Gпр)*μн +
lx*(1-k)*Qx*μx)/ŋi] + ((C*π*d2cp*b*K*n) / (4*Vx))*((vi/ŋi) +
((C2*uп*vi)/(υр*ŋп)) +
((104*С*Gм*ψм*vм*(1+m1)) / (q*Δ*ŋм)) + ((С*Ад*vp.o) / (Vx*ŋp.o))
(3.6)
где С = 1/3600 – переводной коэффициент;
b – ширина пропила, м;
K – удельная работа резания при спиливании деревьев
или раскряжёвке хлыстов, кДж/м3;
vi-коэффициент, учитывающий непроизводительные
действия рабочих органов и самой машины;
ŋi – к.п.д. рабочих органов и самой машины;
C2 – отношение усилия резания к усилию подачи;
uп –скорость подачи режущего механизма, м/с;
υр –скорость резания, м/с;
M – момент силы сталкивания дерева с пня, кН·м;
1
Герасимов, Ю.Ю. Расчет эксплуатационных затрат лесосечных машин [Текст] /
Ю.Ю.Герасимов, Е.Н.Сибиряков, С.Л. Мошков, С. Карвинен. – Финляндия: Научноисследовательский институт леса Финляндии Йоэнссу, 2009. – 130 с.
62
ω – угол сопровождения дерева валочным рычагом при
сталкивании дерева с пня, рад;
Kр – удельная работа резания при срезании сучьев,
кДж/м2;
S – суммарная площадь среза сучьев, м2;
Qх – сила тяжести хлыста, кН;
k – коэффициент, показывающий, какая доля силы
тяжести хлыста давит на протаскивающий механизм;
Gпр – сила тяжести элементов протаскивающего
механизма, кН.;
Gм – сила тяжести машины, кН;
ψм – коэффициент сопротивления движению машины;
μн – коэффициент сопротивления движению хлыста
движущихся
элементов
протаскивающего
механизма
по
направляющим;
Vх – коэффициент сопротивления движению хлыста по
поддерживающей его плоскости и по ножам;
Aд – работа по доставке рабочих устройств к дереву и
установке в транспортное положение, кДж.
Удельные энергозатраты при работе харвардера, кВт·час/
м3, определяются как:
gхарвардера = gср + gсн + gоч + gр + gм + gро + 2gукл + gтр
(3.7)
где
обозначены
удельные
энергоёмкости
следующих
операций:
gукл – сбора и разгрузки трелюемой пачки сортиментов;
gтр – самого процесса трелёвки.
Подробнее формулу можно записать как:
63
gхарвардера = ((C*π*d2cp*b*K)/(4*Vx))*((vi/ŋi) + (C2*ui*vi)/(υp*ŋi)) +
((C* M*ω*vp.o)/(Vx*ŋp.o)) + ((C*vi)/Vx))*[Kp*S+(Ix*(Qx*k+Gпр)*μн +
Ix*(1-k)*
*Qx*μx)/ŋi]
+
((C*π*d2cp*b*K*n)/(4*Vx))*((vi/ŋi)
+
(C2*ui*vi) /
(υp*ŋi))
((104*С*Gм*ψм*vм*(1+m1))
+
/
(q*Δ*ŋм))+(С*Ад*vp.o)
/
(Vx*ŋp.o)) +
((2C*[γ*(h1+rман*ωман) + (Ас.м/Vc)]*vман)/ŋман) +
((2С*Iср*γ*k0*ψм*(1+2*a)*vм/ŋм),
(3.8)
где γ – объёмная сила тяжести древесины, кН/м3;
h1 – высота подъёма при укладке сортиментов на
харвардер, м;
rман – радиус поворота манипулятора, м;
ωман – средний угол поворота манипулятора, рад;
k0 – коэффициент, учитывающий увеличение пути,
проходимого машиной с пачкой сортиментов, по отношению к
расчётному;
а – отношение силы тяжести харвардера к силе тяжести
трелюемой пачки.
Удельные
чел.-дн./м3,
трудозатраты,
в
общем
виде
определяются как:
Т = (m*tц) / ((Мц*(tсм-tр))
(3.9)
где m – число рабочих, обслуживающих машину или
механизм;
Мц – объём выполненной работы за один цикл, м3;
tсм – продолжительность рабочей смены, с;
64
tр
–
время
на
регламентированные
простои,
подготовительные и заключительные работы, время отдыха
рабочих, с.
Удельные трудозатраты, чел.-дн./м3, при работе харвестера
определяются по формуле:
Tвсрм = (m*(tд+tпр+tс+tпереез)) / (Vx*(tсм-tp)),
(3.10)
где m – число рабочих, обслуживающих машину или
механизм;
tд – время доставки манипулятором валочносучкорезно-раскряжёвочной
головки
(ВСРГ)
к
дереву
и
подтаскивание его к месту обработки;
tпр – время протаскивания дерева через сучкорезные
ножи, с;
tс – время спиливания и раскряжёвки, с;
tперех – время перехода между рабочими позициями в
расчёте на одно дерево, с;
tсм – продолжительность рабочей смены, с;
tр – регламентированные простои, подготовительнозаключительное время и время отдыха рабочих, с.
В общем виде формулу можно записать как:
Tвсрм = (m*(tд+(Ix/υпр)+((π*d2cp*(nпр+1)) / 4*Пчист.пил*k1)) +
((104*Vx*k2) /
(Δ*υ*q))) / (Vx*(tсм-tр))
Удельные
трудозатраты,
(3.11)
чел.-дн./м3,
харвардера определяются по формуле:
65
при
работе
Тхарвардера = m*(tд+(Ix/υпр)+((π*d2cp*(nпр+1)) / (4*Пчист.пил*k1)) +
((104*Vx*k2) / ( Δ*υ*q)) + ((2Iср*k3)/υм) + ((2tпереез*Мn)/Vn.c))) /
(Мn*(tcм-tp))
(12)
Далее приведены результаты расчетов в таб. 3.11:
Таблица 3.1 – Удельные затраты удельной энергоемкости при
работе
харвестера и харвардера, кВт*час/м 3
Наименование работы
Объем хлыста, м3
0,2
0,3
0,4
0,1
Валка, очистка деревьев
от сучьев, раскряжевка
хлыстов харвестером
Валка, очистка деревьев
от сучьев, раскряжевка
хлыстов и трелевка
сортиментов харвардером
0,5
10,45
12,73
17,39
21,42
24,73
7,06
11,09
12,80
15,96
15,23
Все расчёты часовой производительности харвестера и
харвардера, м3/час, в зависимости от объёма хлыста при числе
получаемых сортиментов 3, среднем расстоянии трелевки 200
м и объёме трелюемой пачки сортиментов 8 м 3 сводятся в
таблицу 3.1, удельных энергозатрат – в таблицу 3.2, удельных
трудозатрат – в таблицу 3.3.
Таблица 3.2 – Удельные энергозатраты при работе харвестера и
харвардера,
кВт*час/м 3
Наименование работы
Объем хлыста, м3
0,2
0,3
0,4
0,1
Валка, очистка деревьев
от сучьев, раскряжевка
хлыстов харвестером
Валка, очистка деревьев
0,5
0,960
0,574
0,434
0,362
0,318
1,745
1,322
1,071
0,999
0,955
1
Коломинова, М.В. Определение удельных энерго- и трудозатрат при работе харвестеров
и форвардеров [Текст] //Вестник Московского государственного университета леса.
Лесной весник. - 2013. -№ 1(93). – С. 63-67.
66
от сучьев, ряскряжевка
хлыстов и трелевка
сортиментов харвардером
Таблица 3.3 – Удельные трудозатраты при работе харвестера и
харвардера,
чел.–дн./м3
Наименование работы
Объем хлыста, м3
0,2
0,3
0,4
0,1
Валка, очистка деревьев
от сучьев, раскряжевка
хлыстов харвестером
Валка, очистка деревьев
от сучьев, ряскряжевка
хлыстов и трелевка
сортиментов харвардером
0,5
0,026
0,015
0,011
0,009
0,027
0,016
0,014
0,011
0,008
0,012
3.2Основные принципы формирования систем
машин
для лесосечных работ
Эффективное функционирование машин и механизмов в
конкретных условиях невозможно без формирования из них
определенной системы. Под системой машин для лесосечных
машин
понимают
необходимых
взаимно
для
совокупность
выполнения
указанных
по
машин
и
оборудования,
технологических
техническим,
операций,
технологическим
и
эксплуатационным параметрам и обеспечивающих заготовку
лесоматериалов
условиях
в
в
заданных
установленные
экономическими
природно-производственных
сроки
показателями
и
при
с
требуемыми
соблюдении
природоохранных мероприятий.1
1
Макаренко, А.В. Влияние технологический решений на условия и эффективность
работы манипуляторных лесозаготовительных машин [Текст]/ А.В. Макаренко, А.К.
Редькин // Вестник МГУЛ. Лесной вестник. - 2014. – № 2. – С. 7 - 11.
67
В состав системы входят машины, предназначенные для
выполнения в различной последовательности технологических
(обрабатывающих) и переместительных операций. К первой
группе технологических операций относят: валку деревьев,
очистку от сучьев, раскряжевку. Ко второй группе относят:
трелевку, пакетирование и сортировку деревьев, хлыстов или
сортиментов.
Для
операций
выполнения
при
комплекса
сортиментной
механизированного
инструмента
технологических
заготовке
применяют
помимо
специальные
машины, которые классифицируют в зависимости от набора
выполняемых операций на следующие 4 типа: ВСРМ, СРМ,
ПТМ, ВСРТМ.1
Кроме этих машин, для реализации задач сортиментной
технологии,
применяют
также
валочно-пакетирующие
и
валочно-трелевочные машины.
Для
оценки
исследованиям
эффективности
В.Ф.
Кушляева,
показателями
производительности
заготовку
древесины
параметры,
1м3
как
масса
энергоустановки
систем
наряду
и
системы
основными
учитывать
машин
машин
с
по
энергоемкости
целесообразно
системы
машин,
(Мсм),
(Nсм),
на
такие
мощность
удельная
энергонасыщеность (Nсм/Мсм) и удельная маталоемкость (Мсм/
Nсм) системы машин.
Следует отметить, что для формирования системы машин
для сортиментной технологии заготовки древесины необходимо
учитывать
сортировки
применение
машин
лесоматериалов.
или
Если
оборудования
системы
для
машин,
включающие форвардер, обеспечивают сортировку в процессе
1
Якимович, С.Б. Экспериментальная оценка синхронизации обрабатывающетранспортной системы «харвестер–форвардер» [Текст] / С.Б. Якимович, М.А. Тетерина //
Вестник МГУЛ. Лесной Вестник. - 2014. – № 4. – С. 48–51.
68
погрузки и разгрузки грузовой платформы форвардера, то при
работе
системы
машин
с
бензопилой
на
раскряжевке
обязательно применение специальных сортировочных тележек
на рельсовом пути или лесоштабелера. Это оборудование
позволит произвести сортировку и штабелевку лесоматериалов
перед погрузкой на лесовозный подвижной состав.
При
организации
процесса
лесозаготовок
большое
значение имеет правильное инженерное обоснование систем
машин,
которое
должно
основываться
на
необходимости
выполнить заданный объем работ в установленные сроки с
необходимым
экономическими
и
экологическими
показателями. Структура системы и ее комплектация зависят
от
природно-производственных
условий
и
параметров,
входящих в нее машин.
Основными
факторами,
определяющими
природно-
производственные условия, являются: объем производства,
размер
лесосек
таксационные
и
их
концентрация,
характеристики
рельеф
местности,
лесонасаждения,
наличие
жизнеспособного подроста, допустимый вид рубок, почвенногрунтовые
определяют
условия.
на
технологических
Структуру
основе
и
комплектацию
энергосиловых,
параметров
машин,
системы
кинематических
силового
и
агрегата,
максимальное тяговое усилие на движителе и исполнительных
механизмах технологического оборудования, рабочее давление
в гидросистеме, удельное давление на грунт.1
Кинематические параметры: диапазон рабочих и холостых
скоростей
двигателя,
радиус
поворота
машины,
скорости
исполнительных механизмов технологического оборудования,
1
Тетерина, М.А. Экологически щадящие, ресурсосберегающие транспортнообрабатывающие системы: управление схемами работы машин [Текст] / М.А. Тетерина //
Фундаментальные исследования. - 2011. – № 8. – Ч. 1 – С. 178–184.
69
угол поворота манипулятора, предельный угол устойчивого
движения машины.
Технологические параметры: грузоподъемность машины,
ширина
и
колея
машины,
вылет
и
грузоподъемность
манипулятора, максимальны диаметр обрабатываемого дерева,
продолжительность цикла обработки одного дерева(пачки),
площадь грузового отсека.
Выделяют следующие принципы формирования системы
машин:
– минимизация числа типов машин в системе;
– согласование производительности машин, выполняющих
различные операции технологического процесса;
– обеспечение максимальной загрузки каждой машины,
входящей в систему;
– обеспечение эксплуатационной надежности системы
машин;
– минимизация техногенного воздействия системы машин
на природную среду.1
Методика формирования системы машин для заданных
природно-производственных
условий
предусматривает
следующие этапы. На 1-ом этапе исходя из ограничений по
таксационным
характеристикам
почвенно-грунтовым
условиям,
лесонасаждений,
рельефу,
виду
наличию
рубок
и
сохраняемого подроста, выбираются машины и оборудование,
обеспечивающие
освоение
лесного
массива
с
заданными
характеристиками.
При
наличии
альтернативных
вариантов
выбираются
системы, обеспечивающие минимальные проведенные затраты
1
Быковский, М.А. Высокотехнологичные лесозаготовительные производства на базе
многофункциональных машин [Текст]/ М.А. Быковский, А.К. Редькин // Вестник МГУЛ –
Лесной вестник. – 2011. – № 5(81). – С. 41–42.
70
на
заготовку
обезличенного
минимальным
следующем
воздействием
этапе
кубометра
на
древесины
природную
необходимо
из
среду.
выбранных
с
На
машин
сформировать системы с определением количества машин
каждого типа. При этом в качестве ограничительного фактора
для
определения
минимальное
возможного
число
количества
проходов
машин
служит
по
одному
машин
технологическому коридору при освоении заданного лесного
массива
тем
или
ограничения
параметров:
трелевки,
иным
далее
длин
видом
рубок.
определяют
учетом
значения
технологических
объемы
С
управляемых
коридоров,
межоперационных
этого
расстояние
запасов,
сменность
работы машин. При расчете количества машин применительно
к конкретным условиям одна из технологических операций
принимается
операцию,
за
базовую,
становится
а
машина,
основной
в
выполняющая
системе.
К
эту
основным
машинам далее подбираются вспомогательные. 1
Основным
эксплуатационным
определяющим
показателем,
эффективность
применения
лесозаготовительной техники является ее производительность.
Производительность
древесины,
машины
заготовленной
времени.
При
или
определяется
обработанной
определении
объемом
в
единицу
эксплуатационной
производительности учитываются организационные простои
машины,
т.е.
время
на
выполнение
подготовительно-
заключительных работ и отдых.
Производительность
основным
машинам
и
систем
машин
механизмам,
1
определяется
входящим
в
по
систему.
Лаптев,
А.В.
Параметры
рабочей
позиции
многооперационной
машины
манипуляторного типа [Текст] / А.В.Лаптев //Вестник МГУЛ. Лесной Вестник. - 2013. –№
1(93). – С. 85–91.
71
Вспомогательные машины при этом подбираются к основным
из расчета, что их производительность должна несколько
превышать производительность основных машин.
Оценка
производительности
является
системы
многокритериальной
универсальным
методом
решения
машин
задачей.
этой
задачи
в
целом
Наиболее
является
имитационное статистическое моделирование работы машин в
составе системы. Выбор параметров системы осуществляется
главным образом по экономическим критериям. В качестве
такого показателя повсеместно применяется размер удельных
приведенных затрат (руб./м3), являющийся определяющим для
расчета отпускной цены круглых лесоматериалов.1
3.3 Оптимизация параметров и режимов работы
лесозаготовительных машин
Современные
условия
динамично
развивающегося
лесопромышленного производства определяют требования к
современной
науке
производительных
по
созданию
высокоэффективных
лесозаготовительных
машин,
при
и
этом
должны выполняться условия эксплуатации и эффективной
технологии заготовки лесных ресурсов.
Используя
методику
(3.13),
применяемую
для
лесозаготовительного производства:
ПМ = Рсм * Nсм * Др * Ксм * Ктг * Кр * Кор
(3.13)
1
Рунова, Е.М. Оптимизация параметров и режимов работы лесозаготовительных и
лесохозяйственных машин предприятий Иркутской области [Текст] / Е.М. Рунова, А.Н. Сухих Н.,
В.А. Савченкова // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2009. - № 8. –
С. 25.
72
где ПМ – производственная мощность;
Рсм – сменная производительность техники, м3;
Nсм – среднесписочное количество техники, шт.;
Др – режимное число дней в году;
Ксм – коэффициент сменности работы техники;
Ктг – коэффициент технической готовности;
Кр – коэффициент, учитывающий простой техники в
резерве;
Кор – коэффициент использования техники на основных
работах.
Учитывая,
что
лесозаготовительной
передового
опыта,
развитие
технического
отрасли
требует
технологии,
техники
прогресса
в
использования
и
организации
производства, а также создания отечественных разработок,
отвечающих
передовому
мировому
уровню,
по
многим
интересующим российских специалистов вопросам техникоэкономического анализа лесозаготовительного производства
(производительности, экономической эффективности и т.д.)
методик
недостаточно,
а
существующие
недостаточно
эффективны. Поэтому с учетом реализации всех направлений
стратегии развития ЛПК нельзя упускать из поля зрения
основные показатели эффективности развития, деятельности и
неистощительного лесопользования ЛПК Иркутской области,
это параметры и режимы работы лесозаготовительных и
лесохозяйственных машин.
Авторами С.А. Семеновым и А.Н. Сухих разработаны
изменения в существующую методику с учетом решения
73
поставленных
задач,
направленных
на
оптимизацию
параметров и режимов работы лесозаготовительных машин. 1
Для
оценки
возможной
лесозаготовительных
машин
производительности
предлагается
математическая
методика (3.14), отражающая основные показатели, влияющие
на производительность лесозаготовительного оборудования,
определяющиеся
организацией
производства
и
условиями
работ на предприятии:
Е = Р * kсм * kп * N * (1 – nn/N) * (1 – np/(N-nn)) * (1 – n0/(N – nn –
np))
где
Е
–
показатель
технологической
(3.14)
эффективности
использования лесозаготовительного оборудования и машин,
м3;
Р
–
нормативная
производительность
лесозаготовительных машин и оборудования, м3;
kcм – коэффициент сменности,
kпр – коэффициент продолжительности смены,
N – используемое время оцениваемого периода
производственного процесса, день;
nn – показатель затрат времени из-за выходных и
праздничных дней, день;
np – показатель затрат времени на техническое
обслуживание и ремонты, день;
n0
определяется
–
показатель
использованием
инженерно-технической
организации
календарного
подготовкой
1
производства,
и
времени,
человеческим
Семенов, С.А. Оптимизация параметров и режимов работы лесозаготовительных машин
[Текст] / С.А. Семенов, А.Н. Сухих // Вестник КрасГАУ. - 2009. - № 9. - С. 26-29.
74
фактором,
неблагоприятными
природными
воздействиями,
день.
Коэффициент продолжительности смены, формула (3.15)
kпр = nд / n
(3.15)
где kпр – коэффициент продолжительности смены;
nд – фактическая продолжительность смены, час;
n – продолжительность смены в соответствии с нормой
выработки, час.
Используя в качестве модели зависимость (3.13) как
основную составляющую или единицу лесозаготовительной
техники
для
каждого
условия
использования
лесозаготовительных машин, можно судить о положительной
динамике
использования
оборудования
повышении
процесса
и
интенсивности
эффективности
и
основного
использования
организации
необходимости
технологического
лесозаготовительного
решения
производственного
распространения
на
машин,
основные
данного
фазы
технологического процесса лесозаготовок.
Для оценки производств по фазам заготовки на различных
предприятиях предлагается использовать зависимость (3.13) в
расчете
на
единицу
состава
лесозаготовительного
оборудования различных марок машин, но одного назначения
или комплекса выполняемых работ, формула (3.16).
Ее = [Р * kсм * kпр * N * (1 – nn/N) * (1 – nр/(N-nn)) * (1 – n0/(N – nn –
np))] : ƞ (3.16)
75
где
Ее
–
показатель
технологической
эффективности
использования единицы лесозаготовительного оборудования и
машин, м3;
Р
–
нормативная
производительность
лесозаготовительных машин и оборудования, м3;
N – используемое время оцениваемого периода
производственного процесса, день;
nn – показатель затрат времени на выходные и
праздничные дни, дни;
np – показатель затрат времени на техническое
обслуживание и ремонты, день;
nо
определяется
инженерно
фактором,
–
показатель
организации
использованием
технической
календарного
подготовкой
неблагоприятными
производства,
времени,
и
человеческим
природными
воздействиями,
день;
ƞ
–
количество
единиц
лесозаготовительного
оборудования или машин, шт.
При
оценке
и
выборе
наиболее
производительного
комплекса на различных фазах заготовки из различных систем
машин предлагается определять выработку на списочную
машину
комплекса
формулы
(3.5),
(3.6).
Для
машин,
выполняющих одну операцию лесосечных работ из комплекса
лесосечных работ:
– валку (ЛП-19А, ЛП-19Б, МЛ-119);
– трелевку (ТТ-4М, 2ЛП18, ЛТ187);
– погрузку (ЛП-65, ПЛ-87, ЛТ188)
Ее = [Р * kсм * kпр * N * (1 – nn/N) * (1 – nр/(N-nn)) * (1 – n0/(N – nn –
np))] : ƞ (3.17)
76
Для
различных
комплекс
систем
лесосечных
средневзвешенная
машин,
работ,
выполняющих
может
быть
производительность
весь
определена
одной
единицы
лесозаготовительной техники: МЛ-119+2ЛТ187+ЛТ-188; ЛП19+2ЛП18+ЛТ188; ЛП-19+2ЛП18+ЛП-33+ЛТ188А.
Ее = [Р * kсм * kпр * N * (1 – nn/N) * (1 – nр/(N-nn)) * (1 – n0/(N – nn –
np))] : ƞ (3.18)
Применение
стратегию
данного
эффективной
технологию
лесозаготовок,
подхода
позволит
организации
высвободит
определять
производства,
выработавшие
свой
ресурс машины, что сэкономит средства, затрачиваемые на
ремонт, повысит экономичность технологического процесса.
Неизбежные потери при создании комплексов систем
машин
вызываются
несоответствием
производительности
отдельных единиц комплекса и потерями времени при начале
технологического
производительности
процесса
и
и
его
методика
окончании.
выбора
Оценка
оптимального
комплекса, его эффективная эксплуатация важны и актуальны
для
лесопромышленного
оптимального
выполняющих
сочетания
производства.
Для
выбора
лесозаготовительных
машин,
последовательные
операции
при
работе
их
комплексе с использованием зависимости (3.2), предлагается
методика оценки их совместимости с применением формулы
(3.7) на примере совместимости валочных и трелевочных
машин:
С = (аЕв / bЕ т) * 100 %
77
(3.19)
где
С
–
совместимость
по
относительной
производительности лесозаготовительных машин различного
назначения при работе их в комплексе последовательно, %;
Ев – показатель технологической эффективности
использования валочных машин, м3;
Ет – показатель технологической эффективности
использования трелевочных машин, м3;
а и b – соответственно, количество валочных и
трелевочных машин в комплексе, шт.
Аналогично выполняется расчет совместимости других
машин комплекса.
Дополнительной оценкой оптимальности использования
лесозаготовительных
послужит
машин
показатель
на
часовой
исследуемом
выработки
за
предприятии
исследуемый
период – месяц (20), год (21) или другой необходимый период:
Ечм = [Р*kсм*kпр*N*(1 – nn/N) * (1 – nр/(N-nn)) * (1 – n0/(N – nn –
np))] :Ф (3.20)
Ечг = [Р*kсм*kпр*N*(1 – nn/N) * (1 – nр/(N-nn)) * (1 – n0/(N – nn –
np))] :Ф (3.21)
где
Ечм
–
часовой
показатель
технологической
эффективности за месяц использования лесозаготовительного
оборудования и машин, м3;
Ечг
–
эффективности
часовой
показатель
использования
технологической
лесозаготовительного
оборудования и машин за год, м3;
Р
–
нормативная
производительность
лесозаготовительных машин и оборудования, м3;
78
kcм – коэффициент сменности;
kпр – коэффициент продолжительности смены;
N – используемое время оцениваемого периода
производственного процесса, день;
пп – показатель затрат времени из-за выходных и
праздничных дней, день;
пр – показатель затрат времени на техническое
обслуживание и ремонты, день;
по
определяется
показатель
организации
использованием
инженерно
фактором,
–
технической
календарного
подготовкой
неблагоприятными
производства,
времени,
и
человеческим
природными
воздействиями,
день;
Ф – часовой фонд периода оценки времени месяца или
года, час.
Часовой
фонд
оцениваемого
периода
времени
рассчитывается по формуле (3.22):
Ф = 24N
(3.22)
где Ф – часовой фонд периода времени оценки месяца или
года, час;
24 – возможное к использованию время, количество
часов в сутках, час;
N – используемое время оцениваемого периода
производственного процесса, день.
Вместе
с тем,
планирование
эффективную
проведенный
не
было
бы абсурдно
оказывает
прямого
организацию
анализ
предполагать,
что
воздействия
на
производства.
Поэтому
производственных
планов
79
лесозаготовительных предприятий Братского и Усть-Илимского
района
и
некоторые
литературных
обобщения,
источников
ряд
позволил
выводов
и
сделать
необходимые
предложения, которые позволят проводить более достоверную
оценку
организации
производства
и
использования
лесозаготовительных машин, что позволит дать рекомендации
и
предложения
методики
по
оценки
совершенствованию
состояния
и
современные
эффективности
технологии
лесозаготовок и самой организации производства.
Также решения по данной задаче позволят принять
предлагаемую модель, где коэффициент использования Ки по
отдельным по назначению группам машин и оборудования за
определенный
период
времени
(месяц,
квартал,
год)
представляет собой отношение числа машинодней в работе
МДЭ к числу машинодней пребывания машин и оборудования в
хозяйстве.1
Ku = МДэ / МДсп
Для
изменить
реализации
сложившуюся
(3.23)
объективной
оценки
предлагается
методику.
Известная
зависимость
примет следующий вид:
Ku = Nс * МДэ / 24 * МДсп
(3.24)
где Nс – продолжительность работы машины в течении
суток;
24 – количество часов в сутках.
1
Фетищева, З.И. Технико-экономическое проектирование: Учебное пособие к
практическим занятиям [Текст] / З.И. Фетищева, Т.В.Рыжкова. – М.: МГУЛ, 2009 – 78 с.
80
Методика позволит на начальном этапе планирования
выстроить
эффективную
организацию
производственного
процесса и даст действительную оценку использования машин.
Вместе с этим, не менее важным в процессе эксплуатации
фактором, который необходимо учитывать, является падение
производительности
неэффективной
результате
организации
использование
позволит
в
полученных
эффективно
износа
машин
производства.
и
Совместное
предлагаемых
влиять
на
и
зависимостей
режимы
работы
лесозаготовительных машин и оптимизировать их параметры.
Установлены
длительности
зависимости
эксплуатации
производительности
лесозаготовительных
от
машин,
позволяющие при их использовании делать оценку и влиять на
технологию
и
лесозаготовок,
организацию
что
даст
технологического
эффективность
технологического
возможность
процесса
работы
и
самого
процесса
совершенствования
позволит
повысить
предприятия.
Результаты
расчетов, представленные в таблице 1 по данным работы
лесозаготовительных
Братского
и
возможность
машин,
действующих
Усть-Илимского
изменения
районов,
сложившихся
на
предприятий
предполагают
предприятиях
режимов работы лесозаготовительных машин и технологии
производства.
Таблица 3.4 – Расчетный баланс работы машин и механизмов
предприятия
Данные
Год
Расчет
Вырабо
Вырабо
Совмести
Часов.
Сущ.
Предложе
о
выпу
ные
тка на
тка на
мось по
показател
к-т
нный
механи
ска
данны
одну
одну
относит.
ь
испол
фактическ
зме,
е
машин
машин
Произв.,
технологи
ьз-ия
ий, к-т
марка
месячн
у по
у
%
ч.
за
использ-
ого
одной
компле
эффективн
перио
ия
81
объема
опраци
4
1
ЛП-19
2
1999
, м3
3
1674,8
ЛП-19
1999
81
Резерв
ЛП-19
2003
ЛП-19
кса
ости, м3
д
и
5
6
7
2,251
8
0,306
9
0,089
.
2144,2
2,882
0,393
0,114
2004
14
2211,2
2,972
0,405
0,118
МЛ-119
2004
62
2211,2
2,972
0,405
0,118
ЛП-19
2006
62
4824,8
6,484
0,442
0,257
1
2613,8
3,512
6
ЛП-19
1992
Резерв
ЛП-18
ЛП-18
1993
2004
.
784,52
1184,8
1,054
1,592
0,289
0,437
0,084
0,127
ЛП-18
2006
94
2554,5
3,433
0,471
0,275
ЛП-18
2006
77
1338,8
1,799
0,494
0,144
ЛП-18
2006
85
1338,8
1,799
0,494
0,144
ЛП-18
2006
85
1338,8
1,799
0,494
0,144
ЛТ-187
2003
85
1350,0
1,814
0,443
0,129
ЛТ-187
2003
16
1350,0
1,814
0,443
0,129
ЛТ-187
2004
16
1380,8
1,856
0,453
0,132
79
1402,9
103,52
5
ЛТ-188
2003
2653,2
3,566
0,445
0,130
ЛТ-188
2004
57
5065,1
6,807
0,425
0,248
ЛТ-188
2006
43
5789,2
7,781
0,486
0,283
ЛТ-188
2006
57
5789,2
7,781
0,486
0,283
57
4824,2
2499,1
65,407
82
6,484
Очевидны результаты оценки работы лесозаготовительных
машин на анализируемом предприятии – низкие показатели
использования машин по показателям производительности,
совместимости
по
относительной
производительности
отдельных операций, низкий часовой показатель за месяц
использования лесозаготовительных машин. Более объективен
и предложенный коэффициент фактического использования
лесозаготовительных машин.
Для
оптимизации
лесозаготовительных
параметров
машин
и
режимов
необходимы
работы
интенсификация
производства, отказ от эксплуатации машин, выработавших
свой эффективный ресурс, оценка показателя совместимости
по относительной производительности.
Предложенные
объективной
методики
оценку
позволяют
использования
сделать
более
лесозаготовительных
машин. Также следует учитывать вышеперечисленное при
организации
оптимального
лесозаготовительного
процесса
применительно к местным климатическим условиям, рельефу,
почвенно-грунтовым
предлагаемые
условиям.
модели
позволят
Для
каждого
провести
условия
оптимизацию
параметров и режимов работы лесозаготовительных машин,
выбрать
менее
затратную
технологию
с
целью
ее
последующего внедрения в ЛПК Иркутской области. 1
1
Семенов, С.А., Оптимизация параметров и режимов работы лесозаготовительных
машин [Текст] / С.А. Семенов, А.Н. Сухих // Вестник КрасГАУ. - 2009. - № 9. - С. 26-29.
83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Лесозаготовительная
комплекса
представляет
технологическую
отрасль
собой
структуру,
лесопромышленного
сложную
имеющую
организационно-
достаточно
четко
выраженную отраслевую специфику. Это касается организации
лесосечных работ, разнообразия применяемых систем машин и
оборудования, специфики их работы, применяемых технологий
обслуживания и ремонта, территориальной разобщенности
мест дислокации и обслуживания машин от района выполнения
основных
лесозаготовительных
работ,
удаленности
лесозаготовительных предприятий от объектов социальной
сферы, специфического кадрового состава и др. особенностей.
84
Иркутская область располагает уникальными лесными
ресурсами. По данным учета лесного фонда, покрытые лесной
растительностью земли занимают 60,1 млн га. По этому
показателю регион относится к числу наиболее многолесных
среди
субъектов
Российской
Федерации.
Общий
запас
древесины в лесах области 9,05 млрд м 3, в том числе в спелых и
перестойных лесах – 5,22 млрд м 3, из них в древостоях с
преобладанием хвойных древесных пород – 4,54 млрд м 3. С
учетом реализации всех направлений стратегии развития
лесопромышленного
зрения
основные
деятельности
Иркутской
и
комплекса
показатели
нельзя
эффективности
неистощительного
области.
Это
упускать
из
развития,
лесопользования
параметры
и
поля
режимы
ЛПК
работы
лесозаготовительных и лесохозяйственных машин. В настоящее
время
для
создания
предприятия
эффективного
необходима
лесозаготовительного
всеобъемлющая
техническая
модернизация ЛПК Иркутской области, выход на мировой
рынок
с
высокотехнологичными
товарами
глубокой
переработки и большой добавленной стоимостью, доведение до
товарной
ценности
всех
отходов
лесопользования
и
переработка лиственных насаждений на реконструированных
производствах.
Динамично
развивающееся
лесопромышленное
производство определяет требования к современной науке по
созданию
высокоэффективных
и
производительных
лесозаготовительных машин. При этом должны выполняться
условия эксплуатации и эффективной технологии заготовки
лесных ресурсов. Применение предлагаемых методик позволит
определять стратегию эффективной организации производства,
технологию лесозаготовок и высвободит выработавшие свой
85
ресурс машины, что сэкономит средства, затрачиваемые на
ремонт, повысит экономичность технологического процесса.
Для каждого условия предлагаемые модели помогут провести
оптимизацию
параметров
лесозаготовительных
технологию
с
и
машин,
целью
их
режимов
выбрать
дальнейшего
работы
менее
затратную
внедрения
в
ЛПК
Иркутской области.
Немаловажную
роль
в
формировании
рентабельности
предприятия играет организация производственного процесса.
На практике это обычно видно при замене изношенного
оборудования
на
осуществляется
новое.
по
двум
Как
правило,
схемам.
эта
Убыточные
замена
и
низко
рентабельные предприятия предпочитают заменять отдельные
изношенные машины на аналогичные, а критерием выбора
является
стараются
цена.
Предприятия,
закупать
не
стесненные
средствами,
лесозаготовительные
комплексы
зарубежного производства. При этом не принимаются в расчет
условия
будущей
эксплуатации
приобретаемой
техники:
характеристики лесосырьевой базы, рельефные и почвенногрунтовые
условия,
наличие
ремонтной
базы
и
квалифицированных кадров.
Применение
лесозаготовительных
механизировать
особо
машин
позволяет
трудоёмкие
операции
лесозаготовительного производства и существенно повысить
производительность труда.
Оптимизация
параметров
и
режимов
работы
лесозаготовительных предприятий Иркутской области является
гарантией
наличия
сектора.
Для
экономически
создания
лесозаготовительных
эффективного
современных
предприятий
86
необходима
лесного
эффективных
техническая
модернизация ЛПК Иркутской области. Предлагаемые методы
и оборудование позволят увеличить производительность труда
на лесосечных работах с использованием машинной заготовки
леса,
а
также
улучшит
лесорастительные
условия,
что
способствует последующему естественному возобновлению.
Таким
образом,
производством,
применяя
учитывающие
методы
управления
природно-климатические
и
почвенно-грунтовые условия, в которых работает предприятие,
а также стратегию обновления, пополнения и ремонта парка
машин,
можно
существенно
повысить
эффективность
лесозаготовительного процесса, снизить затраты на выработку
лесопродукции и увеличить рентабельность предприятия.
Экономическим показателем работы лесозаготовительных
машин является так же и экологичность выбранных машин.
При
минимизации
урона
наносимого
лесу
в
результате
лесозаготовок (уничтожение подроста в результате заготовки,
повреждение
молодых
уплотнение
почвы)
арендованных
сплошная
уменьшаются
лесовосстановление.
устанавливает,
деревьев,
Лесной
кодекс
обязательное
лесных
недобросовестной
и
участков,
и
вырубка
леса,
затраты
РФ
в
на
статье
62
лесовосстановление
арендаторами.
расточительной
При
заготовке
не
леса
уменьшается возможность естественного лесовосстановления
что могло бы существенно снизить затраты на восстановление
лесных
культур.
использования
Решить
системы
данную
машин
проблему
минимально
можно
путем
уплотняющих
почву и минимально губящих молодое поколение деревьев, но
при этом должна использоваться и определенная система
вырубки лесосеки.
87
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Лесной кодекс Российской Федерации: [фед. закон: принят
Государственной
думой
8.11.2006.
Одобрен
Советом
Федерации 24.11.2006 г. Федеральный закон № 201-Ф3
04.12.2006 г. по состоянию на 29.12.2017 г.]. – М.:
Маркетинг, 2018. – 25 с.
2. Стратегия
развития
лесного
комплекса
Российской
Федерации на период до 2020 года: [Приказ: Принят
Минпромторгом
России
и
Минсельхозом
России
31.10.2008 г. № 248/482] // Российская газета. – 2008. – 07
ноября. - № 317.
3. Азаренок, В.А. Рекомендации по сортиментной заготовке
древесины
многооперационными
машинами
на
территории Свердловской области [Текст]/ В.А. Азаренок,
С.В.
Залесов,
Э.Ф.
Герц,
Г.А.
Годовалов,
и
др.
-
Екатеринбург: Урал.гос.лесотехн.ун-т, 2016. - 67с.
4. Азаренок,
В.А.
Сортиментная
заготовка
древесины:
учебное пособие [Текст] / В.А. Азаренок, Э.Ф. Герц, С.В.
88
Залесов,
А.В.
Мехренцев.
-
Екатеринбург:
Урал.
гос.лесотехн.ун-т, 2015. - 140с.
5. Быковский,
М.А.
Высокотехнологичные
лесозаготовительные
производства
на
базе
многофункциональных машин [Текст]/ М.А. Быковский,
А.К. Редькин // Вестник МГУЛ – Лесной вестник. – 2011. –
№ 5(81). – С. 41–42.
6. Важенин,
С.Г.
Территориальная
конкуренция
в
экономическом пространстве [Текст] / С.Г. Важенин, В.Л.
Берсенев, И.С. Важенина, А.И. Татаркин. – Екатеринбург:
Институт экономики УрО РАН, 2011. – 488 с.
7. Ващук, Л.Н. Динамика лесных пространств Иркутской
области [Текст] / Л.Н. Ващук, А.Д. Швиденко. – Иркутск:
ИГУ, 2006. – 392 с.
8. Герасимов
Ю.Ю.
лесосечных
Расчет
машин
эксплуатационных
[Текст]
/
затрат
Ю.Ю.Герасимов,
Е.Н.Сибиряков, С.Л. Мошков, С. Карвинен. – Финляндия:
Научно-исследовательский
институт
леса
Финляндии
Йоэнссу, 2009. – 130 с.
9. Григорьев, И.В. Снижение отрицательного воздействия на
почву колесных
трелевочных
тракторов
обоснованием
режимов их движения и технологического оборудования
[Текст] / И.В. Григорьев. – СПб.: ЛТА, 2012. – 236 с.
10.
Григорьев,
И.В.
Обоснование
методики
оценки
экологической эффективности лесопользования [Текст] /
И.В. Григорьев, О.И. Григорьева, А.И. Никифорова, О.А.
Куницкая
//
Вестник
Красноярского
государственного
аграрного университета. - 2012. – № 6. – С. 72–77.
89
11.
Дербин,
В.М.
Совершенствование
сортиментной
заготовки [Текст] /В.М. Дербин, М.В. Дербин. – М.: Мир,
2014. – 130 с.
12.
Евдокимов,
Б.П.
лесозаготовительных
Эксплуатация
предприятиях
машин
[Текст]
/
в
Б.П.
Евдокимов // Лесной комплекс Сибири. – 2016. – № 8. – С.
21-22.
13.
Клубничкин,
Е.Е.
Определение
нагруженности
ходовой системы многооперационной лесосечной машины
[Текст] / Е.Е. Клубничкин, В.А. Макуев, В.Е. Клубничкин //
Вестник МГУЛ. Лесной вестник. - 2014. – № 3(95). – С. 175–
177.
14.
Коломинова, М.В. Определение удельных энерго- и
трудозатрат при работе харвестеров и форвардеров [Текст]
/
М.В.
Коломинова
//Вестник
Московского
государственного университета леса. Лесной весник 2013. - № 1(93). – С. 63-67.
15.
Кондратюк,
Д.В.
Лесной
комбайн
для
заготовки
сортиментов [Текст] / Д.В. Кондратюк. - М.: МГУЛ, 2013. 60 с.
16.
Лаптев,
А.В.
многооперационной
Параметры
машины
рабочей
манипуляторного
позиции
типа
/
А.В.Лаптев //Вестник МГУЛ. Лесной Вестник. - 2013. –№
1(93). – С. 85–91.
17.
Ларионова, Н.А. Кластерный подход в управлении
конкурентоспособностью региона [Текст] / Н.А. Ларионова
// Экон. вестник Ростовского ГУ. – 2007. – № 1. – Ч. 2. – 295
с.
18.
Макаренко, А.В. Влияние технологический решений
на условия и эффективность работы манипуляторных
90
лесозаготовительных машин [Текст]/ А.В. Макаренко, А.К.
Редькин // Вестник МГУЛ. Лесной вестник. - 2014. – № 2. –
С. 7 - 11.
19.
Макаренко, А.В. Многооперационные машины для
лесозаготовок и лесохозяйственного производства [Текст]/
А.В. Макаренко, М.А. Быковский. – М.: Академия, 2009 –
372 с.
20.
Макаренко,
трелевочных
А.В.
Программное
волоков
на
проектирование
лесосеке
[Текст]
/
А.В.
Макаренко // Вестник МГУЛ – Лесной вестник, 2013. – № 1.
– С. 99–105.
21.
Макуев,
В.А.
Новые
экономические
подходы
к
формированию и функционированию парка лесосечных
машин [Текст] / В.А. Макуев // Вестник МГУЛ. Лесной
вестник. - 2010. – № 2. – С. 123–124.
22.
Матюшкина, О.Н. Анализ применения зарубежной
многофункциональной
оснасткой
на
техники
выборочных
с
канатно-чокерной
рубках
[Текст]
/
О.Н.
Матюшкина, М.А. Быковский // Вестник МГУЛ. Лесной
вестник. – 2013. – № 1(93). – С. 112–116.
23.
Миронов,
Е.И.
Машины
и
оборудование
лесозаготовок: Справочник [Текст] / Е.И. Миронов, Д.Б.
Рохленко, Л.Н. Беловзоров. – М.: Издательство Лесная
промышленность, 2013. – 320 с.
24.
Патякин, В.И. Лесоэксплуатация : учебник для студ.
высш.
учеб.
заведений
[Текст]/
В.И.
Патякин,
Э.О.
Салминен, Ю.А. Бит. - М.: Академия, 2006. - 320 с.
25.
Патякин, В.И. Технология и машины лесосечных
работ [Текст] / В.И. Патякин. - СПбГЛТУ, 2012. – 362 с.
26.
Редькин,
А.К.
Технология
91
и
оборудование
лесозаготовок: учеб. пособие. 2-е изд.
[Текст] / А.К.
Редькин, В.Д. Никишов, С.Н. Смехов, И.В. Ярцев. - М. :
ФГБОУ ВПО МГУЛ, 2012.- 178 с.
27.
Рунова, Е.М. Оптимизация параметров и режимов работы
лесозаготовительных и лесохозяйственных машин предприятий
Иркутской области [Текст] / Е.М. Рунова, А.Н. Сухих Н., В.А.
Савченкова
//
Вестник
Красноярского
государственного
аграрного университета. - 2009. - № 8. – С. 25.
28.
Рунова,
Е.М.
Организация
и
управление
в
лесозаготовительном бизнесе [Текст] / Е.М. Рунова, А.Н.
Сухих
//
Формирование
регионального
лесопромышленного комплекса инновационного типа: сб.
науч. тр. – Иркутск: Изд-во БГУЭП, 2004. – 116 с.
29.
Семенов, С.А. Оптимизация параметров и режимов
работы
лесозаготовительных
машин
[Текст]
/
С.А.
Семенов, А.Н. Сухих // Вестник КрасГАУ. - 2009. - № 9. - С.
26-29.
30.
Скрыпник, В.И. Способы минимизации затрат на
первичный транспорт леса [Текст] / В.И. Скрыпник, А.В.
Кузнецов,
Ю.А.
Ратманова
//
Учебные
записки
Петрозаводского государственного университета. 2012. № 4. – С. 98–101.
31.
Стрельцов,
Э.С.
Российский
рынок
лесозаготовительной техники [Текст] / Э.С. Стрельцов //
Леспроминформ. – 2017. - № 2. – С. 8-9.
32.
Сухих,
А.Н.
Машины
для
эффективной
и
неистощительной заготовки леса [Текст] / А.Н. Сухих, С.М.
Сыромаха
//
Системы.
Технологии. – 2013. – № 1(17).– С. 95–98.
92
Методы.
33.
Тетерина,
М.А.
Экологически
ресурсосберегающие
щадящие,
транспортно-обрабатывающие
системы: управление схемами работы машин [Текст] / М.А.
Тетерина // Фундаментальные исследования. - 2011. – № 8.
– Ч. 1 – С. 178–184.
34.
Федоров, С.В. Сущность и специфические особенности
наукоемких отраслей [Текст] / С.В. Федоров // Креативная
экономики, 2009. – № 12(27). – С. 50–53.
35.
Фетищева,
З.И.
проектирование:
Учебное
Технико-экономическое
пособие
к
практическим
занятиям [Текст] / З.И. Фетищева, Т.В.Рыжкова. – М.:
МГУЛ, 2009 – 78 с.
36.
Шегельман, И.Р. Методика оптимизации транспортно-
технологического
освоения
лесосырьевой
базы
с
минимизацией затрат на заготовку и вывозку древесины
[Текст] / И.Р. Шегельман, А.В. Кузнецов, В.И. Скрыпник,
В.Н. Баклагин // Инженерный вестник Дона. – 2012. - № 4
(23). – С. 35.
37.
Шегельман,
лесосырьевой
И.Р.
и
Трансформация
технологической
системы
подготовки
в
организации лесопользования [Текст] / И.Р. Шегельман,
В.М. Лукашевич // Фундаментальные исследования. – 2012.
– № 3. – Ч. 1. – С. 739–743.
38.
Ширнин, Ю.А. Технология и машины лесосечных
работ: учеб. пособие для студентов вузов [Текст] / Ю.А.
Ширнин – Йошкар-Ола: МарГТУ, 2011. – 83 с.
39.
Ширнин, Ю.А. Разработка параметров оборудования и
технологии экстремальных условий лесозаготовок[Текст] /
Ю.А. Ширнин. – Йошкар-Ола: ПГТУ, 2014. – 232 с.
93
40.
Ширнин,
Ю.А.
параметров
Обоснование
лесосек
и
технологических
режимов
работы
лесозаготовительных машин: учебное пособие [Текст] /
Ю.А. Ширнин, К.П. Рукомойников, Н.И. Роженцова, А.Ю.
Ширнин; под. ред. Ю.А. Ширнина. –Йошкар-Ола: МарГТУ,
2009. – 172 с.
41.
Якимович,
синхронизации
С.Б.
Экспериментальная
оценка
обрабатывающе-транспортной
системы
«харвестер–форвардер» [Текст] / С.Б. Якимович, М.А.
Тетерина // Вестник МГУЛ. Лесной Вестник. - 2014. – № 4. –
С. 48–51.
42.
Якимович,
эффективности
С.Б.
Опытно-промышленная
нового
способа
заготовки
оценка
сортиментов
[Текст] /С.Б. Якимович, М.А. Тетерина, В.В. Груздев /
/Вестник МГУЛ. Лесной вестник. - 2013. – № 1. – С. 192–196.
43.
Якимович, С.Б. Управление схемами работы машин в
обрабатывающе-транспортных
лесозаготовительных
системах [Текст] / С.Б. Якимович, М.А. Тетерина // Вестник
МГУЛ. Лесной Вестник. - 2010. – № 6. – С. 78–82
44.
Якимович,
С.Б.
Синхронизация
обрабатывающе-
транспортных систем заготовки и первичной обработки
древесины [Текст] / С.Б. Якимович, М.А. Тетерина //
Монография – Йошкар-Ола, 2010. – 201 с.
45.
Ярошенко, А.Ю. От сплошных рубок к выборочным
[Текст] / А.Ю.Ярошенко // ЛесПромИнформ. – 2012. - №
3(85). – С. 18–21.
46.
Бояринцев, А.К. Рынок лесозаготовительной техники:
проблемы и перспективы [Электронный ресурс] / А.К.
Бояринцев,
Е.А.
Волков
Предприниматель
//
Издательский
дом
URL:
94
http://www.idpr.ru/projects/2221/2174/2598/_aview_b63433
47.
Таможенная статистика внешней торговли: экспорт
России из стран дальнего зарубежья за период 2008 – 2016
гг.
[Электронный
Федеральной
ресурс]
//
Официальный
таможенной
сайт
службы:
http://www.customs.ru/index.php?
option=com_content&view=article&id=13858&Itemid=2095
95
Отзывы:
Авторизуйтесь, чтобы оставить отзывЛесозаготовительная отрасль лесопромышленного комплекса представ-ляет собой сложную организационно-технологическую структуру, имеющую достаточно четко выраженную отраслевую специфику. Это касается организа-ции лесосечных работ, разнообразия применяемых систем машин и оборудования, специфики их работы, применяемых технологий обслуживания и ремонта, территориальной разобщенности мест дислокации и обслуживания машин от района выполнения основных лесозаготовительных работ, удаленности лесозаготовительных предприятий от объектов социальной сферы, специфического кадрового состава и др. особенностей. Иркутская область располагает уникальными лесными ресурсами. По данным учета лесного фонда, покрытые лесной растительностью земли зани-мают 60,1 млн га. По этому показателю регион относится к числу наиболее многолесных среди субъектов Российской Федерации. Общий запас дре-весины в лесах области 9,05 млрд м3, в том числе в спелых и перестойных ле-сах – 5,22 млрд м3, из них в древостоях с преобладанием хвойных древесных пород – 4,54 млрд м3. С учетом реализации всех направлений стратегии развития лесопромышленного комплекса нельзя упускать из поля зрения ос-новные показатели эффективности развития, деятельности и неистощительного лесопользования ЛПК Иркутской области. Это параметры и режимы работы лесозаготовительных и лесохозяйственных машин. В настоящее время для создания эффективного лесозаготовительного предприятия необходима всеобъемлющая техническая модернизация ЛПК Иркутской области, выход на мировой рынок с высокотехнологичными товарами глубокой переработки и большой добавленной стоимостью, доведение до товарной ценности всех отходов лесопользования и переработка лиственных насаждений на реконструированных производствах.