Валка дерев. Залежно від приземлятися * частки біомаси стоїть дерева розрізняють валку з кореневою системою і валку з відділенням стовбура від кореневої системи.
Валка з кореневою системою застосовується при розчищенні площ від лісу для спорудження доріг, ЛЕП, газопроводів, селищ і т.д. На лісозаготівлях цей спосіб не знайшов застосування, тому далі не розглядається.
Валка дерев з відділенням стовбурової частини від кореневої системи - це обробна операція, що включає в себе два елементи: зрізання дерева (відділення ствола від кореневої системи); зіштовхування (укладання) в задане положення.
Засоби для механізованого зрізання дерев. При механізованої валки для відділення ствола використовують ланцюгові бензиномоторні і електро моторні пили. Останні не знайшли поширення через відсутність ефективних джерел електроенергії на лісосіці.
Зіштовхування з пня стовбурової частини з кроною в заданому напрямку може здійснюватися ручним способом (вальник або його помічником з допомогою звалювальних вилок, лопаток) і механізованим (приводяться від двигуна бензопили гідродомкратами і гідроклинів).
Падіння дерева в заданому напрямку без утворення дефектів в окоренкові частини забезпечується місцем, формою і розмірами підпилювання, формою перемички (зони неперерезанних волокон) і типом застосовуваних зіштовхують пристроїв (звалювальних лопаток, гідроклинів, гідродомкратів).
3.1.1. ланцюгові пили
Переносні ланцюгові пили мають привід від двигуна внут-рішнього згоряння або від електродвигуна. На лісо-секах для зрізання дерев при валці, очищення дерев від сучків і розкряжування хлистів, а також при очищенні лісосік і виконанні підготовчих робіт використовуються бензіномоторниє пилки.
Ріжуче спорядження ланцюгової пилки (рис. 3.1). По периметру пильної шини є направляючий паз, якщо пильний ланцюг з хвостовиками; пильна шина може мати виступ, якщо пильний ланцюг сідлати типу. На ланцюгових пилах встановлюються як консольні, так і неконсольние пильні шини. В даний час використовуються головним чином для пилок шини консольного типу.
Мал. 3.1. Ріжуче спорядження ланцюгової пили консольного типу:
1 - пильна шина; 2 - провідна зірочка; 3 - важіль гайки кріплення пильної шини; 4 - натягач; 5 - амортизатор; 6 - ведена зірочка; 7 - пильний ланцюг
Натягувальний пристрій. Натягач робиться зазвичай гвинтовим і призначене для натягу пильного ланцюга шляхом зміни відстані між осями зірочок.
Пильні ланцюга. Важливим елементом пили є пильний ланцюг, якої здійснюють пиляння.
Розрахунок натягу пильних ланцюгів. Максимальне зусилля, що виникає в пиляльного ланцюга,
де - максимальне окружне зусилля на провідній звез-доньці, Н; - натяг ланцюга від відцентрової сили, Н; - монтажне натяг пильної ланцюга, Н (для пильних ланцюгів переносних пив = 150. 200 Н); - динамічні сили, що виникають при зачепленні пиляльного ланцюга із зірочкою. Максимальна окружне зусилля на провідній зірочці
де - потужність двигуна, Вт; - ККД пристроїв, пере-дають енергію від двигуна до пиляльного ланцюга; з - коефі-цієнт перевантаження двигуна (для двигунів внутрішнього згор-Ранія з = 1,25); - швидкість ре-пізнання, м / с.
де z - число зубів ведучої зірочки; t - крок хвостовиків пиляльного ланцюга, що входять в зачеплення з провідною зірочкою, м; n - частота обертання ведучої зірочки, хв -1.
Натяг пильної ланцюга від відцентрової сили
де - маса відрізка пиляльного ланцюга довжиною 1 м, кг.
Динамічні сили, що виникають в пиляльного ланцюга
де m - маса пиляльного ланцюга, кг; - крок пиляльного ланцюга по заклепкам, м; - кутова швидкість ведучої зірочки, с -1.
Енергія, що виробляється двигуном ланцюгових пилок витр-дметься на пиляння, подолання тертя пиляльного ланцюга про шину і опорів при передачі обертання від валу двигуна до ве-дущей зірочці. Мінімальна натяг пильної ланцюга, рав-ве монтажному натягу, буде в точці збігання її з веду-щей зірочки, т. Е. В точці О, (рис. 3.3).
Мал. 3.3. Схема для розрахунку потужності двигуна ланцюгової пилки
Натяг пильної ланцюга в точці 1 () складе
де - маса 1 пог. м пиляльного ланцюга, кг; g - прискорення сво-бодні падаючого тіла, м / с 2; - довжина пильної шини по осях зірочок, м; m - коефіцієнт тертя пиляльного ланцюга про шину (m = 0,20 ... 0,25).
Натяг пильної ланцюга в точці 2 ():
(Тертя в шарнірах пиляльного ланцюга при переході через холод-просту зірочку і тертя в підшипнику холостий зірочки со-ставлять 8% від натягу).
Натяг в точці 3:
де - зусилля різання, Н; - зусилля віджиму, Н; = (0,7 ... 1,0), в залежності від гостроти ріжучих елементів-тов пиляльного ланцюга. При розрахунках слід приймати =, так як можливо пиляння затупленими пильними ланцюгами.
Так як пила може працювати при вертикальному і горизонтальних-Тальному положеннях пильної шини, маса пиляльного ланцюга при розрахунку враховується повністю (робоча і неодружена гілки)
Зусилля різання визначається за формулою
Потужність двигуна приводу ланцюгової пилки
де - ККД передачі від вала двигуна до провідній зірочці пильного апарату.
Конструкція переносних ланцюгових бензіномоторних піл.Общіе відомості. Параметри. Світова практика свідчить про розширення обсягів машинізацію лісосічних робіт.
Розвиток конструкцій ланцюгових бензіномоторних пив йде в напрямку збільшення терміну експлуатації, енергонасиченості (відношення одиниці потужності до одиниці маси), надійності; зручності обслуговування (швидкий запуск, доступність до вузлів і деталей); зниження рівня шуму, вібрації, витрати палива.
Технічні характеристики бензіномоторних пив вітчизняного виробництва наведені у додатку 4. "Дружба-4М", МП-5 "Урал-2" і М-228. Мають високе розташування рукояток, відносяться до спеціалізованих пил, призначеним для валки дерев в рівнинній місцевості. Однак наявність поворотного редуктора дозволяє використовувати їх також і на розкряжування хлистів.
Пили з низьким розташуванням рукояток ( "Тайга-214", "Крона-202") призначені для виконання обробних операцій (валка, обрізка сучків, розкряжування) в деревостанах з середнім об'ємом хлиста до 0,3 м 3. при рубках догляду і при виконанні підготовчих та допоміжних робіт.
Як правило, зарубіжні фірми випускають гаму типорозмірів, надаючи лісозаготівельникам широкий вибір для роботи в різних умовах лісосік.
Мал. 3.4. Бензіномоторниє ланцюгові пили:
а - МП-5 «Урал-2»; б - «Тайга-214»
Пили з довжиною шини до 50 см (Хускварна 242ХР, 254ХР; Йонсеред 2 041, 2054; Стиль 020, 026, 036; Хоумляйт 340 і ін.) Призначені для валки дерев з незначним обсягом хлиста (до 0,3 м 3) і для обрізки сучків і вершин.
Пили з довжиною шини 38-70 см (Хускварна 268, 281ХР; Йонсеред 630, 670; Стиль 036, 044С; Хоумляйт 410 і ін.) Призначені для роботи в насадженнях середньої крупності.
Для великого деревостану фірми рекомендують пили з довжиною шини більше 60-70 см (Хускварна 3120ХР; Йонсеред 2095; Стиль 064, 084; Хоумлайт 750 і ін.).
Різниця в потужності двигуна при рівних довжинах пильної шини дозволяє обробляти різні породи. Більш тверда деревина вимагає більшої потужності приводу бензопил при однаковій висоті пропила (діаметра дерева). На лісозаготівлях Російської Федерації в великих масштабах застосовуються ланцюгові пили вітчизняного виробництва: МП-5 «Урал-2» (рис. 3.4, а) і «Тайга-214» (рис. 3.4, б).
Пили одиночного управління з консольним пильним апаратом і складаються з сліду-чих основних вузлів: двигуна 1, муфти зчеплення, редуктора 2, пильного апарату 3, рами з ручками 4 і стартера 5.
3.1.2. Способи механізованої валки дерев
Різні поєднання засобів і прийомів виконання елементів (зрізання і зіштовхування дерева з пня) представляють кілька способів механізованого валки дерев, показаних на рис. 3.5.
Підпил дерева виробляється з боку напряму звалювання наступними способами: одним різом при валці дерев діаметром до 0,2 м; двома резами під кутом a = 20. 40 ° один до одного; двома паралельними резами з відстанню між ними 0,1 d. При підпиляти за схемою рис. 3.5, б спочатку робиться перший горизонтальний на рівні шийки кореня, а потім другий, похилий рез. Видалення «скибки» у вигляді клина виробляється пильної шиною. За схемою рис. 3.5, в обидва різу робляться горизонтальними, сегмент видаляється за допомогою сокири або кирки. Наявність підпилювання запобігає розколи стовбура і утворенню сколів і отщепов на периферійній його частині. Глибина підпилювання b береться рівній, а висота підпилювання -. Валка дерев без підпилювання становить значну небезпеку для моториста.
Перемичка служить шарніром при стикаючись-ванні дерева з пня і вільному його падінні. Вона також забезпечує стійкість дерева, запобігає затискачі піль-ної шини і зворотне мимовільне його падіння. Щоб зіштовхнути дерево з пня в потрібному напрямку, до ствола не-обходимо докласти зусилля за допомогою спеціального приспо-собления. Крім того, необхідно підтримувати дерево в кінці зрізу
ня для запобігання можливого затиску сере-зающего апарату. Для став-кивання дерева з пня застосовують різні пристрої: валочні лопатки або вилки, Гідроклини і гідро-домкрати.
Зіштовхування дерева з пня за допомогою валочного вилки (рис. 3.5, а) проводиться додатком стикаються сили вище пло-скостити зрізання. При цьому працюють двоє: моторист і його помічник. Правилами техніки безпеки валка дерев одним мотористом без по-помічників дозволяється за умови застосування для стикаючись-ня дерев з пнів спеціальних гідроклинів або гідро-домкратів (рис. 3.5, б. В).
Після впрова-ренію пильної шини на достатню глибину, вальник різким поштовхом вставляє клин в рез (рис. 3.5, б) або випилює нішу і вставляє гидродомкрат (рис. 3.5, в). Продовжуючи сере-мовити дерево, вальник одночасно впроваджує клин або піднімає стовбур домкратом. Коли дерево почне нахилятися він пре-припиняється зрізання, звільняє пильний апарат, прибирає гід-роклін або гидродомкрат і відходить в безпечне місце. При валці дерев клином, якщо його діаметр на висоті 1,3 м понад 0,5 м, пилкою роблять додатковий похилий рез і видаляють «шмат» висотою 1,5 ... 3 см, на глибину 6 ... 9 см. Це забез-чивает вдвіганіем клина на велику глибину, що призводить до збільшення кута нахилу дерева під дією гідроклина, а отже, до його падіння в заданому напрямку.
При використанні гідродомкрата (рис. 3.5, в) ніша робиться шляхом додаткового горизон-тального різу на рівні 11 ... 11,5 см нижче основного на гли-біну 14 ... 15 см відповідно до розмірів домкрата. Після цього при використанні універсальних пильних ланцюгів і консольної шини, роблять два вертикальних різу під кутом один до одного і видаляють «шмат» з образо-вавшейся ніші. У підготовлену нішу устанав-ливают гидродомкрат. Його використовують для зіштовхування з пня дерев великого розміру.
3.1.3. Устаткування для спрямованого
зіштовхування дерева з пня
Дерево як предмет праці має неповторні параметри: діаметр, розвиненість крони, нахили стовбурів, пороки. Валка дерев проводиться при різних погодних умовах. Таким чином, валка де-реву в заданому напрямку пов'язана з певними труднощами і небезпекою для робітників, що виконують її. Для зіштовхування дерева з пня використовуються різні приспособ-лення. Вибір того чи іншого пристосування залежить від круп-ності дерев і способу їх валки (поодинці або з помощ-ником).
Основ-ним видом зіштовхують пристроїв, застосовуваних в настою-ний час, є пристосування з додатком сталки-вающей сили в площині різу (валочниє лопатки, гідро-клини і гідродомкрати). Валочні лопатки застосовуються для зіштовхування дерева з пня при діаметрі його в місці зрізання до 0,28 м, Гідроклини і гідродомкрати - для дерев середовищ-ній крупності (діаметр до 0,6 м) і великих (діаметр більше 0,6 м).
Валочні лопатка виготовляється з листа ресори, вона зі-стоїть з рукоятки і власне лопатки. Валочні лопатка може бути виготовлена окремо від рукоятки. Застосування звалювальних лопаток обмежена, так як при зіткненні з пня дерева середньої крупності, та ще при зустрічному вітрі важко розвинути достатню стикаються силу.
Гідроклін. Гідроклін є основним інструментом для зіштовхування дерева з пня. Гідроклін (рис. 3.6, а) складається з клина 8, напрямних щік 9, гідроциліндра 1. поршня 3 зі штоком 4, ущільнювальної манжети 2, поворотної пружини 5 і наполегливої склянки поворотної пружини 6. Направляю-щие щоки до корпусу циліндра кріпляться болтами 7. Для обліг-чення клин виконаний з легкого сплаву і має свердління, шток - порожнистий.
Мал. 3.6. Схеми інструментів для зіштовхування дерева з пня:
а - Гідроклін КТМ-1А; б - гідронасос з приводом;
в - гидродомкрат ДГМ-16
Рідина при надходженні в циліндр (на малюнку показано стрілкою) тисне на поршень, постачений ущільнювальною ман-жетки. Поршень разом зі штоком і клином переміщаються в робочому напрямку, при цьому клин, притискаючи щоки до боко-вим поверхням різу, висувається, створюючи валочного усі-лиє. Насічки на щоках запобігають викидання клина з різу під час зіштовхування дерева з пня. При висуванні клина стискається поворотна пружина, пружною силою якої після закінчення зіштовхування дерева з пня виштовхується жид-кістка з циліндра в бачок, завдяки чому клин займає ис-вихідне положення.
Привід гідроклина здійснюється від двигуна бензино-моторних пив «Дружба» і МП-5 «Урал-2 Електрон». Принци-Пиальная схема пристрою і дії приводу клина показана на рис. 3.6, б. Від колінчастого вала двигуна через центро-бажаних муфту зчеплення ведуча шестерня редуктора обертає ведену шестерню, на валу якої посаджений ексцентрик 1. При обертанні ексцентрика 1 толкателю 2 повідомляється зворотно-по-поступального рух (зворотний рух під дією пру-жіни на плунжері 4. Плунжер переміщається в сталевій гільзі. Робоча рідина з бачка 9 через канал 5 самопливом надходить в гільзу плунжера, коли він займає крайнє ліве положення. Потім рідина плунжером нагнітається через про-ратний клапан 6 і шланг 7 в циліндр кл ина. У разі збіль-чення тиску рідини вище допустимого надлишок її через редукційний клапан повернеться в бачок. Після закінчення став-кивання дерева з пня клапан 8 піднімають за допомогою ри-чажка і рідина пружною силою зворотної пружини клина, минаючи зворотний клапан 6. виштовхується в бачок. Включення і вимикання гидронасоса проводиться фіксатором 3 при по-мощі важеля. Щоб включити гидронасос, необхідно під-няти фіксатор 3 важелем, т. е. звільнити штовхач 2. Ви-ключення насоса проводиться звільненням важеля, бла-цію чому п од дією пружини фіксатор 3 вимикає штовхач з роботи.
На бачку 9 для повідомлення його порожнини з атмосферою име-ється отвір, яке зсередини закрито підпружиненим кла-паном. Клапан зовні може відкриватися за допомогою кнопки.
Гідродомкрат. Гідродомкрат ДГМ-16 (рис. 3.6, в) призначе-значен для зіштовхування з пнів дерев великого розміру. Він со-стоїть з корпусу циліндра 1. двох телескопічних поршнів 4 та 5 з ущільненнями 6 опорної п'яти 3 і механізму повернення 2 у вигляді набору спіральних пружин. У корпусі домкрата є отвір для підведення рідини від насоса. Телескопічні поршні забезпечують більшу висоту підйому комля дерева при невеликих габаритах самого домкрата. На початку роботи домкрата висуваються одночасно обидва поршня, забезпечуючи максимальну стикаються силу. Після висунення першого ступеня триває висунення другого ступеня. Для послабшають шення зчеплення домкрата з торцевими поверхнями ніші в дереві опорні поверхні п'яти і корпусу мають насічки. Механізм повернення призначений для повернення поршнів в ис-вихідне положення.
Привід гідродомкрата такий же, як у гідроклина, увели-чен лише обсяг бачка.
* - під приземленням розуміють переклад в горизонтальне положення вертикальної осі дерева