Оцінка техніки для транспортування деревини
При аналізі розвитку лісозаготівельної техніки значну увагу приділяється факторам, що впливають на вибір технології та видів машин, а також вимогам до них та виявлення сфер ефективного застосування спеціалізованих машин для транспортування деревини.
Відмінність технологій лісозаготівель за видом одержуваної продукції (дерево, хлист, сортимент) вимагає застосування техніки для доставки деревини з лісосіки: при хлистовому методі — лісозаготівельні трактори для трелювання дерев або хлистів у напівзануреному положенні і лісотранспортні машини для транспортування сортиментів. Основні функції лісотранспортної машини (форвардера): збирання, навантаження та транспортування деревини (сортиментів) по волоках, вусах та лісовозних дорогах до місць складування при суцільних та санітарних рубках.
Транспортування деревини в повністю зануреному положенні поки не набуло поширення в Україні, тому що сортиментний метод заготівлі деревини здійснюється в обмежених обсягах. Тим часом переваги цього способу очевидні. До них слід віднести насамперед зменшення опору переміщенню. Машина (форвардер) має гарну маневреність, відносну незалежність виконання транспортної та вантажно-розвантажувальних операцій від іншої лісозаготівельної техніки та виключення ручної праці. Об'єм транспортованої деревини у вигляді сортиментів обмежується вантажопідйомністю форвардера.
Форвардери виконуються, як правило, за класичною схемою багатовісних високопрохідних колісних машин з приводом на всі колеса, з передніми колесами великого діаметра і задніми балансирно підвішеними провідними колесами меншого діаметра. При цьому розподіл маси тривісного форвардера в порожньому стані такий, що напередню вісь припадає близько 60% всієї маси машини, решта припадає на задні колеса. Однак схема компонування колісного форвардера визначається не тільки технологічними вимогами лісозаготівель, а й доцільністю схеми багатовісного рушія з точки зору забезпечення оптимальних параметрів прохідності та вантажопідйомності при незначній складності та дешевизні конструкції (схема 8К8 та 4К4). Раціональний розподіл маси, що припадає на чотири колеса однієї напіврами у тривісного або чотиривісного форвардера (замість двох коліс у двовісного), дозволяє знизити питомий тиск на ґрунт і підвищити прохідність.
Більшість багатовісних форвардерів досі зберігають традиційну компоновочну схему з переднім розташуванням двигуна і кабіною оператора, що наступають за ним, і лісотехнологічним обладнанням (маніпулятор і вантажний відсік). Ця схема обумовлена характером і видом робіт, що виконуються форвардером, коли вантаж у вигляді сортиментів розташовується позаду поста керування.
Аналіз номенклатури колісних форвардерів для транспортування сортиментів, що пропонувалися споживачеві зарубіжними фірмами та підприємствами країн СНД у 2001–2005 рр., показує, що за цей період на міжнародному ринку було запропоновано: 51 модель форвардерів, у тому числі 2 – на шасі 4К4, на шасі 6К6, 21 - на шасі 8К8.
Було систематизовано номенклатуру форвардерів та проведено оцінку їх основних параметрів, що дозволило виявити кількісні та якісні характеристики розподілу масомощнісних параметрів за класами типізованого ряду, а також вивести кілька питомих показників за матеріаломісткістю, енергонасиченістю, вантажопідйомністю та їх значеннями при заготівлі. м деревини в залежності від навантажувальних параметрів притранспортування сортиментів. Масопотужні та навантажувальні параметри взяті з проспектів та довідкових матеріалів.
Розподіл колісних форвардерів, запропонованих споживачеві, за типізованими класами (за масою) виглядає наступним чином: - форвардери легкого класу (маса 5-10 т) представлені на ринку 2 моделями тільки на шасі 4К4; - форвардери середнього класу (маса 10-15 т) представлені 28 моделями, у тому числі на шасі 4К4 - 3, на шасі 6К6 - 14 і на шасі 8К8 - 11 моделей; - форвардери важкого класу (маса 15 ти вище) на ринку представлені 21 моделлю, у тому числі на шасі 6К6 - 8, на шасі 8К8 - 13 моделей, а на шасі 4К4 - ні.
Основними виробниками форвардерів є зарубіжні фірми (43 моделі), підприємства країн СНД пропонують 7 моделей, з яких 2 українські моделі. Номенклатура та технічні параметри форвардерів представлені у табл. 1.
кількість моделей (4К4/6К6/8К8)
діапазон потужності (кВт)
діапазон маси (т)
діапазон вантажопідйомності (т) / обсяг сортуємо. (куб. м)/
Фірма «ЗТС» (Словаччина)
Фірма "Гремо" (Швеція)
Фірма «Вольво» (Швеція)
Фірма «Логман» (Фінляндія)
ВАТ «Онезьк. тракт. завод»
ВАТ «Арзам. маш. завод»
ПЗ «МТЗ» (Білоукраїнсія)
ВАТ «Амкодор» (Білоукраїнсія)
ВАТ "ХТЗ" (Україна)
Аналіз номенклатури моделей форвардерів показує, що українські підприємства пропонують обмежену кількість моделей форвардерів (6 % від загальної кількості) лише середнього (1 модель) та важкого (2 моделі) класів, і це обмежує їх використання у лісовому господарстві під час проведення вибіркових та проміжних рубок догляду . Проглядається необхідність створення форвардерів легкого класу з шасі 4К4 та розширення номенклатурисереднього класу з шасі 6К6.
У таблиці 2 наведено класифікацію форвардерів за середніми значеннями технічних параметрів та їх питомих показників при заготівлі деревини за трьома рівнями маси (клас форвардера).
Середній обсяг транспортованої деревини (куб. м)
Середній рівень потужності (кВт)
Середнє значення маси (т)
Середня питома матеріаломісткість (т/кВт)
Середній рівень енергонасиченості (кВт/т)
Питома вантажопідйомність (т/т форвард.)
Середнє значення відношення маси форвардера до обсягу деревини, що транспортується (т/куб. м).
Середнє значення відношення потужності двигуна до об'єму деревини, що транспортується (кВт/куб. м).
Структурна побудова за технічними параметрами типорозмірних рядів колісних форвардерів, ранжованих за трьома рівнями маси (клас форвардера), характеризується такими показниками: - за рівнем зміни обсягу пакету сортиментів, що транспортується форвардером, знаменник прогресії6 до легко 1, 1,4 (від тяжкого класу до середнього); - за рівнем потужності двигуна знаменник прогресії дорівнює 1,49 (від середнього класу до легкого) та 1,32 (від важкого класу до середнього); - за рівнем експлуатаційної маси форвардера знаменник прогресії дорівнює 1,5 (від середнього класу до легкого) та 1,25 (від важкого класу до середнього); - за рівнем питомої вантажопідйомності форвардера знаменник прогресії дорівнює 1,115 (від середнього класу до легкого) та 1,12 (від важкого класу до середнього).
Таким чином, спостерігається тенденція (при переході від меншого класу до більшого) непропорційного зростання рівня обсягу пакету сортиментів, що транспортується форвардером, до зростання потужності двигуна та маси форвардера.
Питомі показникиколісних форвардерів за класами типізованого ряду можуть характеризуватись такими середніми значеннями: - за питомою матеріаломісткістю: 0,124 т/кВт (діапазон 0,12–0,127 т/кВт); - за рівнем енергонасиченості: 8,03 кВт/т (діапазон 7,825–8,314 кВт/т); - за рівнем вантажопідйомності: 0,76 т/т маси форвардера (діапазон 0,676-0,845 т/т маси форвардера); - за середнім рівнем відношення маси форвардера до обсягу пакету сортиментів, що транспортується форвардером: 1,224 т/куб. м (діапазон 1,09-1,36 т/куб. м); - за середнім рівнем відношення потужності двигуна до обсягу пакету сортиментів, що транспортується форвардером: 9,88 кВт/куб. м (діапазон 9,06-10,81 кВт/куб. м).
Представлені питомі показники отримані з урахуванням масомощнісних параметрів форвардерів та рекомендацій щодо їх завантаження (обсяг пакету сортиментів) до технічно допустимого максимального значення по вантажопідйомності, позначеного підприємством-виробником, для транспортування деревини повністю зануреному положенні.
Якщо оцінювати навантажувальні режими форвардерів, ранжованих за трьома рівнями маси (клас форвардера), з коефіцієнтом пропорційності порядку 1,5 з урахуванням критеріальних значень середнього обсягу деревини, що транспортується, для машин легкого і важкого класів, можна спрогнозувати пропорційність його зростання, близького до прямої класів форвардерів Тоді обсяг пакету сортиментів, призначених для транспортування форвардером, за об'ємними групами можна прийняти: для форвардерів легкого класу 7 куб. м, середнього - 10,5 куб. м та важкого - 16 куб. м. Для таких значень обсягів пакету сортиментів середні розрахункові значення експлуатаційної маси форвардера, потужності двигуна та вантажопідйомності з урахуванням середніх значень питомих показниківповинні скласти: - для форвардера легкого класу: маса - 8,57 т (діапазон від 7,63 до 9,5 т), потужність двигуна - 68,7 кВт (діапазон від 63,4 до 75,7 кВт) , вантажопідйомність - 6,5 т (діапазон від 5,8 до 7,3 т); - для форвардера середнього класу: маса - 12,85 т (діапазон від 11,4 до 14,3 т), потужність двигуна - 103 кВт (діапазон від 95 до 113,5 кВт), вантажопідйомність - 9,8 т (Діапазон від 8,7 до 10,9 т); - для форвардера важкого класу: маса - 19,6 т (діапазон від 17,4 до 21,7 т), потужність двигуна - 157 кВт (діапазон від 145 до 173 кВт), вантажопідйомність - 14,9 т (діапазон від 132 до 165 т).
Аналізуючи отримані значення, можна відзначити, що в групі форвардерів легкого класу в даний час пропонуються моделі ВКС 90.41-3 фірми «ЗТС» (маса – 9,5 т, потужність двигуна – 77 кВт, вантажопідйомність – 7,5 т) та МЛ- 354М ПО «МТЗ» (маса – 9 т, потужність двигуна – 70 кВт, вантажопідйомність – 5 т), у групі форвардерів середнього класу пропонуються моделі ЛКТ 100Ф фірми «ЗТС» (маса – 11,7 т, потужність двигуна – 91 кВт, вантажопідйомність — 10 т) та МЛ-104 ВАТ «Арзамаський машинобудівний завод» (маса — 12 т, потужність двигуна — 92 кВт, вантажопідйомність — 10 т), у групі форвардерів важкого класу пропонуються моделі 1410Д фірми «Тімберджек» (маса — 19 т) 5 т, потужність двигуна – 160 кВт, вантажопідйомність – 17 т) та ТКЛ6-04 ВАТ «Онезький тракторний завод» (маса – 19,4 т, потужність двигуна – 132 кВт, вантажопідйомність – 15 т).
При переході колісних форвардерів від легкого класу (маса — 5–10 т) до середнього (маса — 10–15 т) зростання обсягу пакету сортиментів, маси форвардера та потужності двигуна здійснено з коефіцієнтом переходу 1,5 (фактично в діапазоні 1,49– 1,67), тобто можна відзначити пропорційність цього процесу як близького до прямоїзалежності.
При переході колісних форвардерів від середнього класу (маса - 10-15 т) до важкого (маса - 15 т і вище), аналогічні параметри підвищуються з коефіцієнтом 1,52 (фактично в діапазоні 1,24-1,4).
Питомі показники колісних форвардерів трьох класів типізованого ряду будуть характеризуватись середніми значеннями: - за питомою матеріаломісткістю: розрахункові - 0,124 т/кВт (фактично 0,124т/кВт); - за рівнем енергонасиченості: розрахункові - 8,03 кВт/т (фактично 8,03 кВт/т); - за питомою вантажопідйомністю: розрахункові - 0,752 т/т маси форвардера (фактично - 0,76 т/т маси форвардера); - за середнім рівнем відношення маси форвардера до обсягу пакету сортиментів, що транспортується: розрахункові - 1,224 т/куб. м (фактично - 1,224 т/куб. м); - за середнім рівнем відношення потужності двигуна до обсягу пакету сортиментів, що транспортується: розрахункові - 9,82 кВт/куб. м (фактично - 9,82 кВт/куб. м).
Усі сучасні технологічні процеси лісозаготівельних робіт засновані на первинній заготівлі та транспортуванні деревини. Для цього застосовуються машини різних систем, призначені для конкретного методу заготівлі деревини (хлистовий або сортиментний) з вирішенням проблеми, де залишати залишки порубки: на лісосіці або на нижньому складі (наприклад, з пожежних міркувань). Крім того, у разі вибіркових рубок і рубок догляду трелювання деревини може виявитися не кращим вибором, тому що в цьому випадку дерева, що трелюються, можуть пошкодити стовбури і коріння дерев і підросту, що залишилися. При транспортуванні деревини транспортною машиною (форвардером) операцію валки дерев можна вести більш гнучко. Це дозволяє зменшити пошкодження стовбура та крони дерева.
Вибір оптимальних параметрів обладнання та машин в цілому,призначених для транспортування деревини у вигляді сортиментів у повністю зануреному положенні, повинен визначатися насамперед продуктивністю техніки, яка б виправдовувала витрати на її придбання. Однак не варто нехтувати і показниками екологічних вимог — вплив техніки на ліс має бути мінімальним.