От рассвета до заката: рождённые в СССР

Становление лесозаготовительной индустрии от зачатка до современного образа практически прошло полный цикл технической модернизации. Именно на советский период выпало немало конструкторских изысканий по усовершенствованию прототипов и даже созданию совершенно новых образцов лесных машин. Благодаря поиску увеличения производительности и замене ручного труда в лесах Союза Республик Свободных с уверенностью забились «стальные сердца» валочных агрегатов.

Первые в строю

Пионерами в направленной валке деревьев на просторах советских лесосек стали однооперационные гусеничные узкозахватные фланговые валочные машины ВМ-4. Они были «детищем» известного в те годы Абаканского механического завода. Изначально данным агрегатам приписывали в заслугу облегчение труда лесозаготовителей за счёт способности заменить весь спектр трудоёмких и травмоопасных операций механизированной валки. В качестве базовой машины в ВМ-4 использовали трактор, на который установили цепное срезающее устройство, приводимое в действие гидроприводом. На крыше кабины разместили сталкивающий и технологический перекидной рычаги. Последний предназначен для переброски комлевой части дерева через базу машины, чтобы поваленные деревья не мешали заходить на следующую полосу обработки древостоя.

Полный технологический цикл валки деревьев базировался на подъезде машины к дереву, наводке срезающего устройства на дерево, наводке сталкивающего рычага, спиливании дерева и сталкивании. Кроме того, в процессе работы машина наравне процессом перекидывания выполняла откидывание технологического рычага и перекидывание комля дерева через машину. В сезон, когда снежный покров превышал 50-сантиметровую отметку, машина расчищала снег около срезаемых деревьев для заглубления механизма срезания. Несмотря на то, что модели прочили всеобщее применение, у машины ВМ-4 в процессе эксплуатации выявили целый ряд существенных недостатков. Например, отсутствие гидроманипулятора. Таким образом узкозахватность вынуждала оператора машины каждый рабочий цикл начинать с подъезда к каждому дереву, что делало практически невозможным сохранение подроста. Следующим недостатком считалась не совсем удачная конструкция сталкивающего устройства, из-за которой при валке нередко образовывались сколы в комлевой части заготовляемых деревьев, что приводило к потерям ценной деловой древесины. Вдобавок, со временем выявили, что из-за небольшой энергоёмкости процесса валки деревьев экономический эффект от применения валочных машин в чистом виде крайне незначителен, а с учётом экологических последствий часто и отрицателен. Поэтому машины ВМ-4 не смогли в полной мере оправдать заявленные для них показатели производительности труда. Себестоимость заготовки леса с их помощью оказалась значительно выше, чем при применении бензомоторных пил.

Новая ипостась — новое предназначение

Неудачный эксперимент с ВМ-4 стал поводом для поиска новых решений. И значительно позже на базе всё той же ВМ-4 создали первую в СССР валочно-трелёвочную машину ВМ-4А. В отличие от своей предшественницы ВМ-4А оснастили кониковым зажимом, с помощью которого технологический рычаг производил укладку комлевой части поваленного дерева. В остальном конструкция модели оставалась прежней и сохранила уже существующие недостатки. Обновленная валочно-трелёвочная машина выполняла три технологические операции: валку деревьев, формирование пачки из отдельных деревьев и трелёвку, но при этом имела по прежнему неравномерную загрузку во времени её отдельных узлов и агрегатов, что, соответственно, существенно снижало экономическую эффективность эксплуатации данной модели. Сейчас Абаканский машиностроительный завод выпускает усовершенствованный вариант машины подобной компоновки — ВМ-4Б.

В ходе сравнения основных показателей трелевочного трактора ТТ -4 и созданной на его базе валочно-трелёвочной машины производители пришли к единому мнению, что специализированный трактор имеет весомые преимущества. Анализ результатов наблюдений за работой машины ВМ-4А показал, что, освободив ВТМ от операции по трелёвке древесины и превратив её в валочно-пакетирующую машину, можно не только вдвое поднять производительность, но и увеличить срок службы режуще-валочных аппаратов. Последние теперь уже не будут в течение полусмены перевозить на транспортных скоростях, а станут полностью задействованными по прямому назначению. Таким образом мнение о целесообразности вычленения трелёвки древесины в самостоятельную операцию подтвердилось.

Безусловно, концепция валочно-трелёвочных машин предлагала серьёзное преимущество, напрямую связанное с отсутствием необходимости в специальной трелёвочной технике при разработке лесосек. В условиях, когда арендованный годичный лесосечный фонд состоит из небольших разрозненных лесосек, привлечение большого количества техники для их разработки нецелесообразно из-за больших затрат на частые перебазирования. С точки зрения экономии внедрение ВТМ на подобного рода лесосеках весьма оправдано. Однако конструкторская мысль не остановилась на полученных результатах. И впоследствии отечественная машиностроительная промышленность наладила выпуск уже широкозахватных валочно-трелевочных машин ЛП-17 и ЛП-49. Их создали на базе тракторов ТДТ-55А и ТТ -4. Как и базовые тракторы, они предназначались для работы в насаждениях со средним объёмом хлыста соответственно до 0,4 м³ и более 0,4 м³. Памятуя о прошлых ошибках, инженеры уже использовали гидроманипулятор захватно-срезающим устройством и кониковым зажимом для сбора и удержания собираемых деревьев. Теперь машины с одной технологической стоянки могли собирать несколько деревьев с наименьшими затратами времени на переезды во время набора пачки и при этом сохранять подрост. Также изменение метода сталкивания дерева с пня практически исключило появление сколов в комлевой части заготовляемых деревьев.

Как правило, для валочно-трелевочных машин характерна ленточная разработка лесосек. Производительность при этом обеспечивается за счёт оптимальных размеров ленты и примыкания ленты к волоку. Согласно технологии, ширина ленты набора пачки должна составлять 4 м, а зимой при глубоком снежном покрове — 3 или 4 м. При отклонении от указанных размеров увеличиваются затраты машинного времени на валку деревьев и сбор пачки. Так, при меньшей ширине требуется лента большей длины для набора пачки, а при большей ширине машина движется с отклонениями от прямолинейного пути. Кстати, минимальные затраты на валку-трелёвку были отмечены при примыкании лент к волоку под углом 25-45°.

Из-за увеличения себестоимости заготовки леса валочно-трелевочные машины стали использовать на лесозаготовительных предприятиях исключительно для работы в режиме валка-пакетирование. Такой режим позволил свести к минимуму транспортные операции, выполняемые машиной, и получать на лесосеке полновесные пачки, что значительно увеличило производительность трелёвочного трактора. Однако над повышением эффективности работы лесозаготовительных машин по-прежнему «бились» в конструкторских бюро многих предприятий страны. И в итоге специалисты разработали полноповоротную широкозахватную валочно-пакетирующую машину ЛП-19. Её выпуск наладили на Йошкар-Олинском машиностроительном заводе. Агрегат представлял собой ходовую часть трелёвочного трактора ТТ -4 и поворотную платформу с дизельным двигателем, кабину оператора с шарнирно-сочленённой стрелой экскаватора ЭО 41-21. Подъём и опускание стрелы и рукояти производился гидроцилиндрами. Захватно-срезающее устройство шарнирно закрепили на конце рукояти. На верхнем конце стойки установили захват, а на нижнем — захват и механизм срезания. Вылет манипулятора составлял порядка 8 м, а максимальный диаметр срезаемого дерева в месте пропила — 90 см, скорость передвижения машины достигала 2 км/ч. При этом у машины ЛП-19 отсутствовало пакетирующее устройство, что, по мнению некоторых конструкторов, несколько ухудшало её технологические качества, так как она не была приспособлена для формирования полногрузных пачек для тракторов с пачковыми захватами.

В погоне за эффективностью

Разработками лесной техники занимались и на машиностроительном заводе «Коммунар», с конвейера которого вышла ВТМ ЛП-58. В обновлённой модификации ножи одностороннего действия применили для направленной валки деревьев. Посредством соответствующей установки ножевого полотна или его конструктивного исполнения — ножниц — усилие резания менялось по мере заглубления в древесину. У ножей одностороннего действия параметр усилия возрастает при срезании 2/3 диаметра дерева, а затем начинает убывать. А у ножниц усилие срезания возрастает непрерывно до конца реза, пока каждое из полотен не пройдет весь диаметр дерева. Таким образом, увеличение толщины ножа в два раза увеличивало усилие резания на 40-50%. На эффективность также влияли плотность древесины, температура и диаметр дерева, особенно при использовании ножей одностороннего действия. С увеличением диаметра и плотности, а также при низкой температуре оно резко возрастало. Однако ножевые срезающие устройства обладали следующими недостатками: ограничение по размеру срезаемых деревьев — максимальный диаметр их обычно не превышал 60 см в месте реза; внушительные размеры, что зачастую являлось препятствием при заглублении в снег; нанесение повреждений комлевой части срезаемых деревьев. Но несмотря на весь спектр технических недостатков, простота конструкции, надёжность, неприхотливость в эксплуатации и сравнительно небольшая продолжительность срезания одержали верх, и валочные машины с ножевыми срезающими устройствами всё же нашли своё применение на лесосеках. Правда, в США и Канаде. К примеру, ВПМ Barko 775 FB и другие до их пор оборудуют ножевыми головками дли срезания хвойных деревьев диаметром от 38 до 56 см.

На смену ножам и их аналогам пришли дисковые пилы. В следствии большой скорости резания стальные собратья позволяли реализовать большие мощности и добиться высокой производительности чистого пиления. Однако дисковые пилы могли срезать деревья лишь ограниченного диаметра, были подвержены повреждениям и требовали надёжной защиты. С таким положением дел пильные диски стали использоваться для срезания деревьев только малого диаметра. В качестве альтернативы для срезки деревьев большого диаметра стали применять дисковые фрезы с внецентральным приводом. Благодаря характеристикам высокопрочных сплавов, используемых для изготовления режущих элементов, фрезы могут продолжительное время работать без переточек. Высокая жёсткость фрез свидетельствует о возможности использования их в срезающих механизмах машин для безостановочных валки деревьев, то есть для машин непрерывного действия.

В последнее время многие модели лесной техники комплектуют спирально-ступенчатым дисковым режущим механизмом, который способствует уменьшению расслоения древесины в зоне резания. На этапе исследований находится и термомеханический способ резания древесины с использованием электромагнитного поля сверхвысоких частот (СВЧ) при перерезании древесных стволов ножами бесстружечного резания в условиях отрицательных температур. Целью научно-практических испытаний является уменьшение повреждаемости перерезаемой зоны древесины и сокращения её потерь. Уже сейчас среди разработок можно встретить устройства с дисковыми, кольцевыми, коническими и цилиндрическими фрезами для срезания деревьев. Например, инженеры фирмы Drott для ВПМ Drott-40LC создали захватно-срезающее устройство с цилиндрической фрезой для срезания деревьев диаметром до 60 см с шириной пропила после прохода фрезы в 6,35 см. Однако эта фреза сложна в эксплуатации и потребляет мощность до 100 кВт. Конечно в перспективе и валочные машины, работающие на проход без остановки у срезаемого дерева, могут использовать дисковые фрезы. Уже известны валочные машины под маркой ЭТУ -0,75, где установлена дисковая фреза с центральным приводом и приводной мощностью около 74 кВт при диаметре фрезы 1,5 м, ширине пропила в 0,045 м. Некогда изыскания в этом направлении велись и в ЦНИИМЭ, где были созданы опытные образцы фрез с внецентральным приводом диаметром 1,3 м и с различными резцами шириной пропила 50 мм со скоростью надвигания до 48 м/с и скоростью резания до 20 м/с, о судьбе которых на настоящий момент ничего не известно.

Работа над созданием более эффективного режущего инструмента продолжается на многих предприятиях, так как от данного атрибута зависит производительность валочных агрегатов. Сегодня презентабельной особенностью работы захватно-срезающих устройств (ЗСУ) с пильными дисками считают отсутствие необходимости в фиксации ствола в процессе срезания. Дерево захватывается устройством резания лишь в момент завершения операции, что способствует предотвращению появления сколов на комлевой части дерева. Однако на ряду с этим преимуществом внушительная масса машин, а это около 2,5-3 тонн, и сравнительно высокая стоимость являются весомым недостатком, снижающим интерес к данной технике со стороны потребителя.

Факты

Впрочем, история создания и внедрения валочных машин, а также другой лесной техникой тесно вплетена в канву профессионального быта многих леспромхозов советской эпохи. Одной из таких организаций является Вашкинский леспромхоз в Вологодской области, о котором ветераны лесных заготовок с гордостью делятся воспоминаниями о трудовых буднях и приходе машинизации в леса:

«До 1947 года в Вашкинском леспромхозе не было ни одной автомашины. Руководству лично приходилось ездить с шофёрами в Министерство в Москву и получать разнарядку на автомобили и лесную технику в Череповце. Оттуда и стали поступать трелёвочные трактора на твёрдом топливе, на древесных чурочках — так называемые, газогенераторные».

«В 1950 году открылся новый мехучасток «Зуево», где лес вывозили газогенераторными автомашинами ЗИС -5 и газогенераторными тракторами КТ -12. На участках работали бригады по цикличному методу: валка леса — 2 человека, трелёвка — 4 человека, обрубка сука — 8 человек, раскряжёвка — 8 человек. Норма на сутки доводилась до 120 кубометров, а выполняли от 100 до 160 кубометров».

«В 1972 году в Вашкинский леспромхоз для облегчения труда рабочим были направлены сильные трактора «челюстники», погрузка которыми велась не так как раньше с помощью тросов. Уже тогда была прекращена конная вывозка, и хлысты из леса вывозились лесовозами. А на обрубке сучьев появились сучкорезные машины».

Подготовила Елена Вашкевич по материалам Лесной энциклопедии (Гл. ред. Воробьев Г.И) и портала studopedia.ru.