CC BY
57
УДК630.*36(100) Доц. О.А. Стиратвський, канд. техн. наук;
проф. Н.1. Библюк, д-р техн. наук; ст. викл. М.М. Борис;
ст. викл. М.1. Герис - НЛТУ Украти
ТИПАЖ I ГОЛОВН1 ПАРАМЕТРИ ПЕРСПЕКТИВНИХ КОЛ1СНИХ Л1СОТРАНСПОРТНИХ МАШИН
Подано вислщи аналiзу техшчних характеристик зарубiжних лiсових машин. Запропоновано типаж i головнi техшчш параметри перспективних люотранспортних машин на базi тракторiв вiтчизняного виробництва.
Ключов1 слова: типаж, головш параметри, лiсотранспортнi машини.
Assist. prof. O.A. Styranivsky; prof. N.I. Byblyuk; senior teacher M.M. Borys;
senior teacher M.I. Herys - NUFWT of Ukraine, L'viv
Range and main technical parameters of perspective wheel forest machines
Analysis results of technical descriptions of foreign forest machines are given. A range and main technical parameters of perspective forest machines on the base of domestic tractors are suggested.
Keywords: range, main parameters, wood transport machines.
Вступ. Запас деревини в украшських люах за останш 50 роюв зрю у 2,5 раза i досягнув 1,8 млрд. м . Площа люових насаджень, як1 потребують ру-бання, становить 8,3 млн. га. Беручи до уваги збшьшення плошд стиглих i перес-тшних насаджень у люах Украши, найближчим часом об'ективним е збшьшення норми заго^вл! деревини. За розрахунками наукових i проектних орган1зац1й, до 2010 р. обсяг рубання головного користування може зрости на 10...15 % [1].
На сьогодш в Укра1ш не налагоджено випуск сучасних спещальних л1со-загот1вельних машин - ск1дер1в, форвардерiв, харвестер1в тощо. У тепе-р1шн1й час на л1созагот1вельних роботах використовують колют трактори за-гального або сшьськогосподарського призначення, як1 не пристосоваш до умов роботи в л1с1 та часто призводять до значних пошкоджень л1сового се-редовища. Стан наявного машино-тракторного парку л1согосподарських шд-приемств потребуе оновлення, оск1льки майже 70 % тракторiв в1дпрацювали свш ресурс.
Для забезпечення виробничо'' дiяльностi лiсовi тдприемства змушенi закуповувати лiсозаготiвельнi машини зарубiжного виробництва, що може призвести до небажаних наслщюв. Зокрема, iмпорт попршить i без того кри-тичне становище втизняного машинобудування, збiльшить багатомодель-нiсть машин, ускладнить 'х ремонт та вщновлення, узалежнить вiтчизняного споживача вщ закордонних фiрм-iмпортерiв.
Мета ще'' роботи полягае в обгрунтуванш типажу i головних техшч-них параметрiв перспективних лiсотранспортниx засобiв на базi колiсниx тракторiв, що е складовою частиною теxнiчного переозброення лiсового гос-подарства згiдно з державною програмою " Люи Украши".
Вимоги до енергетичних i технологiчних модулiв перспективних вгтчизняних лiсотранспортних машин
В основi формування машино-тракторного парку лiсовиx пiдприeмств Украши мають бути теxнологiчнi комплекси машин, як би забезпечували ком-плексну мехашзацш усix фаз лiсогосподарського виробництва [2]. Врахову-ючи рiзноманiтнiсть технолопчних операцiй i теxнiчного оснащення та з метою утфшаци енергетичних засобiв, доцiльно здiйснювати компонування люо-вих машин на засадах блоково-модульно'' побудови. Для цього треба передба-чити створення единих у своему клас енергетичних модулiв, якi через ушвер-сальнi пристро'' з'еднувалися б з технолопчними модулями. Такий шдхщ дасть змогу покращити теxнологiчнi можливост енергетичного модуля за рахунок штегровано'' побудови агрегату, забезпечить його ушверсальшсть, розширить використання протягом року та забезпечить на високому рiвнi сервюне обслу-говування i ремонт, ушфшащю запасних частин та iншиx витратних матерiалiв. Побудова машин за блоково-модульною схемою дасть змогу використовувати енергетичний модуль також i в шших галузях народного господарства.
Сьогоднi домiнують двi тенденци у створеннi люових машин: енерге-тичним модулем для не'' використовуеться наявна модель сшьськогосподарсь-кого чи промислового трактора або розробляеться конструкщя спещально'' машини, пристосовано'' до конкретних умов роботи в лiсi. Перший напрям вiдрiз-няеться нижчою собiвартiстю створених люових машин, але й вищими витра-тами на 'х експлуатацiю. Спещально спроектованi лiсовi машини надiйнiшi й економнiшi в експлуатаци, хоча 'х початкова вартiсть е вищою.
За останш сорок рокiв зарубiжнi заводи-виробники створили та мо-дернiзували понад 800 моделей люових машин, iз них 57 % - чокерш тракто-ри та скiдери, 23 % - форвардери i безчокерш трелювальнi трактори з пдро-маншуляторами та 20 % - харвестери i звалювальнi машини [3].
Зважаючи на те, що на сьогодш в Укра'ш переважае стовбурна техно-логiя лiсозаготiвлi, найактуальнiшим е створення колюного скiдера - найде-шевшого техшчного засобу для первинного транспортування деревини. Ця потреба значно шдсилена з Ычня 2005 р. введенням у дда мораторiю на використання гусеничних тракторiв у прських умовах люоексплуатаци. На частку стовбурно'' технологи, що може застосовуватися за вщносно невисоко'' густо-ти мережi лiсовиx дорiг, припадае до 70 % свггового обсягу лiсозаготiвлi.
Однак традицшну стовбурну технологiю для рубання догляду у се-редньовiкових та достигальних лiсах в Украïнi вже через декшька роюв може витiснити сортиментна технолопя, яка започаткована у Скандинави й знайшла широке застосування у переважнш бiльшостi центральноевропейсь-ких краш, в Балтiï та Бiлорусi. Технолопчне обладнання форвардера (сорти-ментовоза), який е головною транспортною ланкою у сортиментнш техноло-riï лiсозаготiвлi, повинно базуватися на модулi iз подовженою рамою, що опираеться на балансирний двовiсний вiзок. Таке конструктивне ршення забезпечить здатнiсть транспортувати машиною сортименти довжиною до 6 м та використовувати бандажш гусеницi для зменшення питомого тиску на грунт i покращення ïï тягово-зчiпних властивостей. Використання сортимен-товоза дае змогу здшснювати сортування деревини безпосередньо на люоЫщ або пiд час перевантаження на верхньому складь Ще одна перевага сорти-ментовоза порiвняно з трелювальним трактором полягае у його вищш еколо-гiчнiй безпечностi завдяки транспортуванню деревини у повнiстю навантаже-ному положеннi. Наявнiсть гiдроманiпулятора набагато розширюе техноло-гiчнi можливостi тако1' машини.
Проаналiзувавши параметри компонування, особливост конструкцiй та умови експлуатацiï наявних люових машин, виявлено перспективнi комбь нацiï агрегатування технологiчних та енергетичних модулiв (табл. 1).
Табл. 1. BapiaHmu агрегатування л'совихмашин
Клас тяги енергетичного модуля Призначення (назва) технологiчного модуля
9 кН Транспортування деревини ввд рубання догляду за лшом (навiсне трелювальне обладнання)
17...20 кН Трелювання стовбурiв або дерев (сквдер)
30 кН Транспортування сортиментiв (форвардер)
Енергетичний модуль класу тяги 9 кН, що вiдрiзняеться малими габаритами, може стати базою люових машин для рубання догляду за люом. Цим вимогам задовольняе сшьськогосподарський трактор вщповщного класу тяги з сершною гiдронавiсною системою. Технологiчнi модулi для рубання догляду за люом можуть бути навюними або причшними. Технологiчнi модулi для транспортування деревини вщ рубання головного користування доцшьно аг-регатувати iз енергетичними модулями клаЫв тяги 17...20 та 30 кН. Машини класу тяги 17...20 та 30 кН мали би бути повнопривщними у дво- чи тривю-ному виконаннi з шаршрно-зчленованою рамою.
Обгрунтування головних технiчних параметрiв лiсотранспортних засобiв
Для обгрунтування вимог до перспективних люотранспортних засобiв проаналiзовано технiчнi параметри скiдерiв, форвардерiв та навюного трелю-вального обладнання провщних фiрм Швеци, Фшляндп, США, Словаччини, Словени, Нiмеччини, Чехи, Польщi та Украши.
Потужшсть скiдерiв коливаеться вщ 45 до 160 кВт i охоплюе класи тяги вщ 9 до 50 кН. Це головно короткобазовi машини з колюною формулою 4х4. Частка скiдерiв iз гусеничним рушiем не перевищуе 20 %. Виявлено таю види технолопчного обладнання сюдера: чокерне iз трелювальним щитом чи
аркою i безчокерне з гiдроманiпулятором i затискним коником чи аркою iз захоплювачем.
Близько 70 % форвардерiв мають вантажнiсть вiд 8,5 до 12 т i потуж-шсть двигуна 100-140 кВт. Форвардери обладнують тiльки колiсним рушiем у дво- три- або чотиривюьовому виконаннi. Дорожнш просвiт форвардерiв на 15-25 % бшьший нiж у скiдерiв, що обумовлено потребою рухатися лiсосiкою без попередньо влаштованих лiсотранспортних шляхiв i доланням типових не-рiвностей опорно! люово! поверхнi. Обов'язковим елементом ходово! частини колiсного скiдери чи форвардера е наявнiсть шаршрно-зчленовано! рами.
Рис. 1. Залежностi потужностi (а) i крутного моменту двигуна (б), максимального тягового зусилля леб1дки (в), бази (г), коли (д) та дорожнього
просвту (е) вiд власно'1 маси сшдера
Енергетичним модулем понад 50 % навюних трелювальних агрега^в е колют трактори потужшстю 30-45 кВт (клас тяги 9 кН). Бшьшють такого технолопчного обладнання (понад 90 %) мають однобарабанну лебщку з тя-говим зусиллям 40-60 кН i призначенi для пiд,еднання до сершно! триточко-во! пдронашсно! системи сшьськогосподарських тракторiв. Дiаметр линви залежить вiд тягового зусилля лебiдки, а И довжина становить вщ 50 до 200 м, що обумовлено технолопчними особливостями роботи трелювального
трактора. Габаритш розмiри навiсного трелювального обладнання головно залежать вiд геометричних параметрiв базового трактора, зокрема ширина змшюеться вщ 1320 до 2000 мм. Бiльшi значення ширини характернi для тре-лювальних агрегатiв iз двобарабанними лебщками.
На стадiï ескiзного компонування вибiр параметрiв проектовано1' люо-во1' машини доцшьно здшснювати на пiдставi вагових i геометричних анало-гiй. З використанням запропонованого методу побудовано кореляцшш за-лежностi мiж головними енергетичними, геометричними i ваговими параметрами люо-транспортних машин (скiдерiв i форвардерiв) та навiсного трелювального обладнання до колюних тракторiв класiв тяги 6-20 кН (рис. 1-3).
Значення коефщенпв кореляцп свiдчать, що для бшьшосл лiсових машин спостерiгаеться тюна степенева залежнiсть мiж ïx головними техшч-ними параметрами. Аналiз отриманих залежностей дав змогу сформувати ви-моги до головних конструктивних параметрiв теxнологiчниx та енергетичних модулiв перспективних люотранспортних машин (табл. 2).
Рис. 2. Залежностi потужностi (а), коеф'щента використання маси (б) i вантажного моменту гiдpомaнiпуляmоpa (в) eid вaнmaжносmi форвардера та бази (г), коли (д) й дорожнього просвту (е) вiд власно'1 маси форвардера
Табл. 2. Пропоноват параметри перспективних лшотранспортних засобiв
Наз-ва
Параметри
енергетичного модуля
технолопчного обладнання
а
<и
'2
и
• клас тяги: 17.20 кН;
• власна маса: 6,5.. .7,5 т;
• потужтсть двигуна: 70.90 кВт;
• база: 2,4.2,7 м;
• кол!я: 1,7.1,9 м;
• дорожнш просвгг: 0,5.0,55 м;
ширина колш: 450.550 мм.
бульдозерний ввдвал; щит рухомий, упорний; арка;
лебщка (двобарабанна, тягове зусилля: 70.90 кН;
довжина канату: 60.80 м); трансмпая: механ1чна або гщростатична.
р
е
д
ар
в р
о
е
• клас тяги: 30 кН;
• власна маса: 11,0.13,5 т;
• потужтсть двигуна: 90.110 кВт;
• база: 4,6.5,0 м;
• кол!я: 1,9.2,1 м;
• дорожнш просвгг: 0,6.0,65 м;
• ширина колю: 600.650 мм;
• трансмюгя: гщростатична._
• коники (вантажтсть: 10,0.12,0 т);
• пдроматпулятор (максимальний ван-тажний момент: 80.120 кН м; максимальна досяжтсть: 8,5.10,0 м).
н а
н
д
а л б о е н ь л а в
е
е н с
• ^
в
а На
• клас тяги: 9.14 кН;
• потужтсть двигуна: 55.65 кВт;
маса: 500.550 кг;
лебщка: (тягове зусилля 70.80 кН;
д1аметр/довжина каната:
13.14 мм/70.90 м;
швидшсть намотування:
0,55.0,6-1,15.1,2 м/с;
щит рухомий, упорний:
(ширина: 1700.1800 мм)._
Р л,кН
100 80 60 40 20 0
V к, м/с
а
0,6 0,4 0,2 0
;
Ш, мм
2000 1500 1000 500 0
♦ ,
Р л = 4,8295/ у/е 0,6726 _
♦
0 2 0 4 0 6 0 8 3 Ые, кВ
♦ ► ♦ ♦
♦ . ♦__„ ♦ ♦
V к = 0,2893Р л 0,1591
d, мм
16 12 8 4 0
б 0 V кн, мл/с
1,2
0,8
0,4
< ► d = 2,6144Р ,л 0,3803
25
50
75
100 Р л, кН
< ♦ > ♦ <
г— ---г— ♦ ♦ ♦ ♦ < >
V кн = 0 952Р л00 476
25
50
75
100 р л, кн г
25
50
75 100 Р л, кН
♦__< ►
! ♦♦ I Ш = 777, 05Р л 01 891
т, кг
800 600 400 200
т = 3,5 >295Р л1 164 < >
< ►
* ♦ 1 ¡У
д
20
40
60
80
100 р л, кн е
20
40
60
80
100 Р л, кН
Рис. 3. Залежностi тягового зусилля лебiдки вiд потужност1 базового трактора
(а) та дiаметра линви (б), мiнiмальноi (в) iмаксимальноI (г) швидкостi намотування линви, ширини (д) й маси агрегату (е) вiд тягового зусилля лебiдки
Висновки
Протягом минулих десятил^ь техшчне забезпечення лiсозаготiвлi в УкраАт перебувало шд впливом машинобудiвних заводiв Роси й частково Бь лорусь Така ситуащя спричинила до того, що на люосжах Укра1ни до 2000 р. експлуатувалися головно лiсопромисловi гусеничш машини Онезького i Ал-тайського та сшьськогосподарсью трактори Мшського тракторних заводiв, як практично вiдпрацювали свш ресурс. Середнiй вiк тракторiв, тшьки за пе-рiод 1995-2005 рр., зрiс у понад 1,8 раза [3].
Сьогодш вимагаеться широке запровадження люових машин з колiсним рушiем. Тепер технiчне переозброення люово! галузi Украши перебувае перед дилемою: налагоджувати випуск власних лiсових машин чи купувати люо-тран-спортнi засоби за кордоном? У будь-якому випадку, яким би шляхом не вирiшу-валася назрiла проблема, не обiйтися без державно! тдтримки, а сформованi у даному дослщженш вимоги до перспективних колiсних лiсо- транспортних за-собiв будуть корисними як для конструкторiв ново! люозаго^вельно! технiки,
0
0
так i для кер1вник1в л1согосподарських тдприемств у формуванн1 систем люот-ранспортних засобiв на базi машин зарубiжного виробництва.
Лiтература
1. Державна програма "Люи Украши" на 2002-2015 рр. - Затверджена Постановою Ка-бшету М1н1стр1в Украши в1д 29.04.02 р. № 581. - 246 с.
2. Сабадырь А.И. О технической политике развития лесного сектора Украины//Обору-дование и инструмент для профессионалов. - 2004, № 3. - С. 2-6.
3. Адамовський М.Г., Бакай Б.Я. Анашз i перспективи використання трелювальних тракторiв у люовому комплекс Украши// Наук. в1сник УкрДЛТУ: Люова iнженерiя: технiка, технологiя i довк1лля. - Льв1в: УкрДЛТУ. - 2004, вип. 14.3. - С. 175-182.
УДК 363.3 Астр. А.В. Кий; проф. М.Г. Адамовський,
канд. техн. наук - НЛТУ Украти
ПРОБЛЕМИ ТРАКТОРНОГО ТРЕЛЮВАННЯ ДЕРЕВИНИ
У Г1РСЬКИХ УМОВАХ
Розглянуто чинники негативного впливу процесу трелювання деревини тракторами у прських умовах на основ1 огляду л^ературних джерел та особистих спосте-режень, наведено 'х класифшащю.
Post-graduate A.V. Kyj; prof. M.G. Adamovsky - NUFWT of Ukraine, L'viv Problems of tractor trailing of timber in mountainous environment
The factors of negative effect of timber trailing by tractors in mountainous environment have been examined on the basis of literature sources and personal observations; their classification has been given.
Прсью л1си е джерелом цшно" деревини для вс1х галузей народного господарства, а також одним 1з основних чинниюв збереження екосистем, як1 встановилися протягом багатьох столггь. Вони стабшзують процес деграда-цп окремих компоненлв еколопчних систем, таких як рослинний i тварин-ний св1т, водний режим, ерозiя грунту i т.д. i визначають умови динам1чноi рiвноваги природного середовища.
ц1 л1си характеризуются, в основному, ц1нними породами, як1 прино-сять значний прибуток держав^ однак, не завжди вчасно освоюються, особливо у важкодоступних мюцях. Причинами недостатнього освоення г1рських л1-с1в е значна трудом1стк1сть люозаго^вель, пов'язаних з роботами, як1 ведуться на великих висотах i при перешчному рельефi мiсцевостi; з вщсутшстю розви-нуто'' транспортно'' с1тки i особливою складнiстю первинного транспортування деревини - трелювання, яке являе собою перемщення дерев, стов6ур1в чи сор-тиментiв в1д м1сця звалювання до верхнього складу чи люонавантажувального пункту. Ця операщя е однiею з найбшьш важливих у теxнологiчному процес лiсозаготiвлi. На ii частку припадае 25.30 % трудовитрат з люошчних ро61т i 10.12 % вс1х трудовитрат по комплексу лiсозаготiвельного виробництва [1].
На тепершнш час трелювання основно'' маси всiеi звалено'' на люось ках деревини вiдбуваеться за допомогою тракторiв - бiльше 80 %. Таким чином трактори широко використовуються як у р1внинних умовах, так i в прських умовах люозаго^вль
