Устройство валочной машины ВМ-4

 

Первой серийной машиной в СНГ, появившейся на лесосечных работах и способной производить направленную валку деревьев, была гусеничная, узкозахватная валочная машина флангового действия ВМ-4 на базе гусеничного трактора ТТ-4, производства Абаканского машиностроительного завода (РФ). Эта машина позволяла облегчить труд лесозаготовителей, заменяя трудоемкую и травмоопасную операцию механизированной валки на машинную. Фланговые рычажные валочные машины позволяли за один проход осваивать полосу леса шириной до 2,5 м. Они относятся к группе узкозахватных машин.

Валочные машины предназначены для срезания деревьев с корня и сталкивания их в заданном направлении. Машины ВМ-4, ВМ-4А, ВМ-4Б применяются в лесонасаждениях со средним объемом хлыста 0,5 м³ и более при сплошных рубках на лесосеках, где отсутствует жизнеспособный под­рост или не требуется его сохранять. Для валки деревьев в насаждениях со средним объемом хлыста до 0,3 м³ выпускается малогабаритная валочная машина ВМ-55.

Машина ВМ-4 (рисунок 5.1) сконструирована на базе гусенич­ного трелевочного трактора ТТ-4. Она состоит из ходовой части 1 базового трактора и навесного технологи­ческого оборудования, установленного на раме трактора, и включает следующие основные узлы: механизм срезания дерева с подвеской 2, механизм направ­ленного повала дерева 5, снегоочиститель, гидросистему, кабину 3 и ограждение кабины 4, а в машинах, оснащенных коником – технологический рычаг погрузки комля дерева 6. Валочную машину обслуживает один человек.

 

 

а)

 

б)

 

а – вид машины спереди; б – вид машины сзади:

1 – ходовая часть; 2 – механизм срезания деревьев; 3 – кабина;

4 – ограждение кабины; 5 – механизм повала деревьев;

6 – технологический рычаг; 7 – снегоочиститель

 

Рисунок 5.1 – Валочная машина ВМ-4

 

Технологический цикл валки деревьев машиной ВМ-4 складывается из следующих приемов: подъезд машины к дереву, наводка механизма срезания на дерево, наводка валочного ры­чага, спиливание дерева и его сталкивание. При работе машины с перекидыванием, кроме того, выполняется откиды­вание технологического рычага и происходит перекидывание комля дерева через машину. При снежном покрове высотой более 50 см снег расчищают около срезаемых деревьев для заглубления механизма срезания.

Подъезд машины к дереву выполняется с таким расчетом, чтобы валить дерево в направлении, наиболее удобном для последующей трелевки трактором. Направление подъезда ма­шины определяется заданной технологией работы машины – без перекидывания комля дерева через машину или с перекидыванием.

При работе без перекидывания машина должна подъез­жать параллельно стене леса. В этом случае спиленное дерево падает параллельно стене леса. При работе с перекидыванием машина подходит к дереву с небольшим поворотом (на угол 10–15°) со стороны вырубки. Этот маневр позволяет свалить дерево так, что между его вер­шиной и стоящими деревьями образуется проход шириной 2–3 м.

Механизм срезания дерева с подвеской 2 предназначен для обеспечения беззажим­ного срезания дерева и направленной его валки. Применяются цепные пильные меха­низмы с гидроприводом. Подвеска служит для крепления механизма срезания на машине и ориента­ции последнего относительно спиливаемого дерева.

Механизм срезанияв исходном транспортном положении находится над левой гусеницей. С помощью подве­ски он может быть выдвинут влево на расстояние 1 м и опущен вниз на 1,1 м. С учетом длины пильной шины общая ширина рабочей зоны составляет 2 м. Консольная пила механизма срезания оснащена пильной цепью ПЦУ‑30, которая имеет скорость резания 18,5 м/с, среднюю скорость надвигания 6–8 м/с и ширину пропила 24 мм. Максимальный диаметр срезаемого дерева 120 см.

Пильный механизм подводится к дереву так, чтобы высота пня была наименьшей – не более одной трети диаметра де­рева в месте реза, а при срезании деревьев диаметром до 30 см – не более 10 см. Наведение пильного механизма обычно совме­щается по времени с выдвижением механизма срезания.

К дереву машина подъезжает таким образом, чтобы расстояние между деревом и гусеницей составляло не менее 0,7 м. Механизм срезания вы­двигается с расчетом, чтобы серединой пильной шины сре­залась центральная часть дерева в плоскости спиливания. При этом зазор между корпусом механизма срезания и деревом должен быть не менее 15 см.

Находящийся в зоне наводки подрост и кустарник, который мешает нормальной работе машины и ухудшает обзорность, должен в процессе наводки отгибаться, а непосредственно у дерева — подминаться или срезаться.

Когда недопил станет не более 0,1 диаметра ствола дерева, пильный механизм оператором отводится в исходное положение, одновременно вводится в действие механизм направленного пова­ла дерева 5 и валит дерево на технологический рычаг 6 либо на землю.

Механизм направленного повала деревапредставляет собой рычажно-телескопическую конструкцию, установленную на ограждении кабины опера­тора (рисунок 5.2).

 

 

1 – наружная балка; 2 – выдвиж­наябалка; 3 – рычаг упора; 4 – тяга;

5 – поворотный рычаг; 6 – гидроцилиндр выдвижения балки;

7 – гидроцилиндр валки; 8 – опорная плита; 9 – ось

 

Рисунок 5.2 – Механизм направленного повала машины ВМ-4А

 

Механизм направленного поваласостоит из наружной 1 и выдвиж­ной 2 балок, рычага упора 3, тяги 4, поворотного рычага 5 и гидроцилиндров выдвижения 6 и валки 7. Наруж­ная 1 и выдвижная 2 балки телескопически установлены одна в другую. Наружная балка 1 закреплена шарнирно в крон­штейне на правой стороне ограждения кабины и опирается своей опорой на плиту 8, по которой скользит во время валки дерева и отвода в исходное положение. При этом перемещение в горизонтальной плоскости наружной балки 1 осуществляется гидроцилиндром 7, головка штока которого крепится к проуши­нам балки 1, а задней крышкой – к кронштейну ограждения кабины.

Тяга 4, поворотный рычаг 5 и гидроцилиндр 6 обеспе­чивают кинематическую силовую связь между наружной 1 и вы­движной 2 балками механизма валки деревьев. Для обеспечения направленной валки деревьев в выдвижной балке 2 с помощью оси установлен упор 3, от­крывающийся под действием пружины при выдвижении балки 2 и утапливающийся в транспортное поло­жение при возвращении балки 2 в наружную балку 1.

Работает механизм валки деревьев следующим образом: после остановки валочной машины около дерева балка 2 вы­двигается гидроцилиндром 6 до упора рычага 3 в дерево, за­тем дерево предварительно поджимается балкой 2 с помощью гидроцилиндра 7 с последующей (после спиливания) валкой дерева этим гидроцилиндром.

Процесс спиливания деревьев должен быть четко взаимоувязан по времени и усилиям с приемом стал­кивания. Если усилие нажатия приложено к дереву прежде­временно, может произойти скол ствола или образоваться тре­щины. Если усилие нажатия запаздывает, возможен зажим пилы и падение дерева в произвольном направлении.

В связи с вышеизложенным выдвижение ва­лочного рычага должно производится одновременно с наводкой ме­ханизма срезания на дерево. Оно заканчивается касанием дерева рычагом и внедрением шипов в кору.

Угол поворота балок относительно оси 9 составляет не более 22° и они могут выдвигаться влево от машины на 1,9 м создавая усилие до 24,6 кН. Усилие прикладывается к дереву на высоте 3 м от опорной поверхности гусениц. Минимальный валочный (опрокидывающий) момент равен 75 кН·м.

Технологический рычаг 6 (рисунок 5.1) служит для перекидывания комля дерева через машину и шарнирно крепится к раме базового трактора. Рычаг имеет два положения – транс­портное и рабочее. Грузоподъемность технологического ры­чага составляет 3 тонны. При перекидывании комля дерева через машину технологический рычаг опу­скается на землю. Это делается одновременно с наводкой ме­ханизма срезания и выдвижением валочного рычага. Дерево падает на рычаг комлевой частью – на расстоянии 1,4–1,6 м от комлевого среза. После перевода механизма срезания и механизма повала дерева в исходное положение включается цилиндр технологиче­ского рычага и комель дерева переносится через машину. Расстояние, на которое перекидывается комель, составляет 4,5–5 м, что вполне достаточно для следующего прохода машины.

Снегоочиститель 7 (рисунок 5.1) установлен впереди кабины и срезающего механизма и пред­ставляет собой выдвижной отвал, уп-равляемый с помощью гидроцилиндра. При высоте снежного покрова до 50 см механизм срезания заглуб­ляется за счет уплотнения снега при опускании и наводке ме­ханизма срезания. При высоте снежного покрова более 50 см очиститель расчищает траншею, в которую затем опус­кается пильная шина. Поворот пильной шины и срезание де­рева происходит под снегом.

Ограждение кабины 4 (рисунок 5.1) защищает кабину оператора сверху и сзади, обеспечивает его безопасную работу, и является основанием для крепления механизма направленного повала деревьев.

 

Однако, валочная машина имеет целый ряд существенных недостатков.

Отсутствие гидроманипулятора (узкозахватность) приводит к тому, что при производстве работ машина вынуждена подъезжать к каждому дереву, что ведет к уничтожению подроста и увеличивает время рабочего цикла.

Вследствие небольшой энергоемкости процесса валки деревьев экономический эффект от применения валочных машин в чистом виде крайне незначителен, а с учетом экологических последствий часто отрицательный.

Использование валочных машин экономически не эффективно из-за ее низкой производительности по сравнению с многооперационными машинами, а себестоимость заготовки леса с их помощью значительно выше, чем при применении бензиномоторных пил.

Из-за перечисленных недостатков применение валочных машин на лесосечных работах сокращается, но они могут использо­ваться для разрубки просек при строительстве дорог, линий связи и электропе­редач, в условиях техногенного загрязнения лесов и в зонах стихийных бедствий.

В настоящее время в РФ выпускается универсальная малогабаритная валочная машина ВМ-55 (рисунок 5.3).

 

Рисунок 5.3 – Валочная машина ВМ-55