Валка деревьев. Лекция 4. Общие понятия. Способы механизированной и машинной валки деревьев

1. 4 Валка деревьев 4.1 Общие понятия. Способы механизированной и машинной валки деревьев

ЛЕКЦИЯ №4
4 Валка деревьев
4.1 Общие понятия. Способы
механизированной и
машинной валки деревьев
1

2.

Технологический процесс заготовки древесины
начинается с валки деревьев. Применяют два способа
валки деревьев:
с корнями и без корней.
Валка деревьев с корнями пока не получила широкого
применения и производится лишь при расчистке
площадей от леса для строительства дорог, складов и
поселков, под сельскохозяйственные угодья и др. Для
валки деревьев с корнями применяют бульдозеры,
корчеватели и другие специальные машины. Но эти
машины не обеспечивают очистку корневой системы от
почвы. И чтобы использовать стволовую часть,
производят отделение корневой системы от ствола.
2

3.

В связи с растущим дефицитом древесного сырья валка
деревьев с корнями является перспективной. Но для ее
широкого применения требуется решить ряд сложных
технических проблем: возможность валки деревьев с
корнями в зимнее время, очистки корневой системы от
минеральных примесей, транспортировки стволов деревьев
с корнями, переработки пней и корней и др.
3

4. Валка деревьев без корней, т. е. с отделением ствола дерева от корневой системы, намучила широкое применение. Она может

выполняться бензомоторными
цепными пилами и машинами (валочными, валочнопакетирующими, валочно-трелевочными и др.).
Преобладает валка деревьев бензомоторными пилами,
но в этом случае механизируется только спиливание
ствола дерева. Поэтому валка деревьев
бензомоторными пилами с оставлением низких пней
является трудоемкой, тяжелой и небезопасной
операцией.
4

5.

Валка деревьев бензомоторными пилами может
производиться одним рабочим (без помощника) и двумя.
Валка деревьев одним рабочим разрешается в равнинной
местности при наличии у рабочего специального
приспособления для сталкивания дерева с пня (валочной
лопатки, гидроклина и др.). В ольховых насаждениях
порослевого происхождения, при глубине снежного покрова
0,6 м и более, в горной местности и других случаях валка
деревьев бензомоторными пилами должна производиться
только двумя рабочими.
5

6.

При машинной валке деревья срезаются также цепными
пильными механизмами и ограниченно применяются
срезающие устройства с ножами силового резания, а также
дисковые фрезы и пилы. Деревья можно срезать струей воды
высокого давления, лучем лазера, с помощью взрыва и др. Но
эти способы пока еще не разработаны до промышленного
применения.
6

7.

Направление валки деревьев на лесосеке выбирают с учетом
удобства проведения последующих операций (обрезки сучьев,
раскряжевки, трелевки и принятой схемы разработки пасек и
делянок. Правильное направление валки имеет большое
значение для безопасности рабочих на лесосеке и для
сохранения подроста и остающихся деревьев (при постепенных
и выборочных рубках). При неверной валке деревьев
увеличиваются потери древесины вследствие сколов, отщепов,
вырывов, раскалывания стволов при падении. Дерево следует
подпиливать и спиливать в соответствии с установленными
правилами, учитывать его размеры, пороки и наклон ствола,
развитие кроны, рельеф местности, состояние поверхности
почвы, сезон года; пни должны быть минимальной высоты.
7

8.

Эффективность и безопасность валки деревьев
бензомоторными пилами зависят от подготовки рабочего
места (рис. 4.1)
Рис. 4.1. Схемы подготовительных работ при валке
деревьев: а – рабочее место и дорожки для отхода;
б – спиливание корневых лап; П – направление падения
дерева
8

9.

Вальщик должен предварительно: определить
направление наклона дерева и эксцентричность
кроны, наличие сухих и зависших сучьев, которые
могут упасть при пилении; выбрать направление
валки, форму подпила, недопила и приемы
спиливания; удалить подлесок, подрост и нижние
ветви дерева, мешающие валке в зимнее время
расчистить и утоптать снег на прикорневой площадке
в радиусе 0,6...1 м; подготовить дорожку для отхода
длиной 4...5 м в направлении противоположном
падению дерева под углом 45°; спилить ройки и
высоко расположенные корневые лапы, затрудняющие
валку, транспортировку и переработку дерева.
9

10.

Обязательным условием правильной разработка
лесосеки является валка деревьев в заданном
направлении. Это направление устанавливается в
технологической карте в зависимости от способа
разработки лесосеки.
Валка деревьев диаметром до 36 см, имеющих наклон
ствола обратный направлению валки менее 5 ,
осуществляется в заданном направлении без
затруднения. Деревья диаметром более 36 см при
наклоне до 5 , несовпадающими с направлением валки
валятся с рычагом или же с гидроклином. Деревья
диаметром более 60 см, если угол их наклона превышает
5 , валят в сторону наклона, применяя гидроклин.
10

11.

Правильность валки деревьев определяется, прежде
всего, подпилом (углубление в стволе дерева), который
делается с той стороны, куда должно упасть дерево.
Подпил выполняется для того, чтобы дерево падало в
заданном направлении без повреждений (расщеп, скол).
Валка деревьев без подпила опасна и запрещается
правилами техники безопасности.
При работе с топором подпил называют подрубом.
На практике встречаются следующие виды подпилов:
упрощенный (одним резом); угловой с наклонным верхним
резом; подпил двумя параллельными резами (рис. 4.2).
11

12.

Рис.4.2. Виды подпилов: а – подпил одним резом;
б – угловой с наклонным верхним резом; в – подпил с
двумя параллельными резами
12

13.

Плоскость реза при спиливании должна быть
горизонтальной. Основной рез делается на уровне
верхнего края подпила, но не сквозной, а оставляется
перемычка – называемая недопил. Недопил имеет
большое значение для направленной валки и для
безопасности работы. Недопил следует оставлять
шириной: при диаметре дерева до 20 см – 1 см; от 21 до 40
см – 2 см; от 41 до 60 см – 3 см; более 60 см – 4 см.
13

14.

Если сделать сквозной пропил без недопила, то дерево
потеряет «управляемость» и может упасть в любом
непредвиденном направлении. Недопил, как бы
является шарниром, вокруг которого поворачивается
дерево при падении. Дерево стремится падать туда, где
недопил шире. Поэтому, чтобы свалить дерево в нужном
направлении, если оно имеет боковой наклон, а также и
при боковом ветре, недопилу придают форму,
показанную на рисунке 4.3.
14

15.

Рис. 4.3. Форма недопила при различном наклоне
деревьев по отношению к направлению валки:
а – обратном; б – поперечном; в – попутном;
г – при боковом ветре; В – направление валки;
D – диаметр дерева на уровне среза
15

16.

При валке деревьев без помощника применяются
гидроклинья. При валке деревьев вдвоём вальщик работает с
бензомоторной пилой, а его помощник использует валочную
вилку. Рабочее место они готовят вместе.
Подпил и спиливание выполняет вальщик, а сталкивание
дерева помощник. Крупные деревья или деревья, имеющие
обратный наклон, они сваливают вдвоём.
Применение машин на валке деревьев позволяет полностью
машинизировать этот процесс и исключить в нём ручной труд.
Машинная, как и валка бензомоторными пилами, включает
спиливание дерева и сталкивание или снятие его с пня.
16

17.

Спиливание дерева возможно следующими способами (рис. 4.4):
напроход с расположением реза в одной плоскости; двумя
резами, расположенными в одной плоскости, с оставлением
недопила (перемычки); двумя или тремя резами,
расположенными в двух и более плоскостях.
Рис. 4.4. Способы спиливания деревьев машинами:
– направление подачи срезающего механизма; 17
– направление действия сталкивающей силы

18.

Для сталкивания спиленного дерева в заданном
направлении машины оснащаются специальными
устройствами, которые можно подразделить на две группы:
воспринимающие и не воспринимающие реакцию усилия
сталкивания.
Существует два способа машинной валки
деревьев:
- с остановкой машины у каждого дерева;
- без остановки машины – на проход.
18

19.

Машины обеспечивают валку деревьев в заданном
направлении, исключают самопроизвольное падение дерева,
а так же сколы комлевой части ствола и зажимы режущих
органов при пилении.
В качестве рабочих органов лесосечных машин могут быть
использованы:
дисковые
пилы,
дисковые
фрезы,
цилиндрические фрезы, ножи для безопилочного резания
(одно- или двухсторонние), цепные пилы.
В зависимости от места и способа укладки спиленного
дерева существует 4 схемы машинной валки (рис. 4.5):
19

20.

Рис. 4.5. Схемы валки деревьев при работе валочных и
многооперационных машин: а, б, в – при фронтальном расположении
режущего механизма;
г, д – при боковом расположении режущего
20
механизма; е – широкозахватной машиной со стрелой

21.

Валка деревьев без формирования их в пачки производится,
когда на трелевке применяются трелевочные тракторы с
чокерным оборудованием и тракторы для бесчокерной
трелевки с гидроманипулятором. В других случаях
целесообразнее производить пакетирование срезанных
деревьев, что сокращает время на формирование пачки
требуемого объема трелевочной машиной. Необходимо
стремиться, чтобы объем сформированной пачки деревьев
равнялся рейсовой нагрузке трелевочной машины (или был
кратным), что позволяет применить на трелевке подборщикитрелевщики пачек. При формировании пачки деревьев в
полупогруженном положении в пакетоформирующее
устройство машины укладываются их комли, которые
закрепляются при перемещении машины в процессе
формирования пачки.
21

22.

Возможны несколько способов доставки деревьев в
пакетоформирующее устройство: переносом
гидроманипулятором спиленных деревьев; подтаскиванием
гидроманипулятором комлей спиленных деревьев в поднятом
положении; подъемом комлей спиленных деревьев приемнопогрузочным рычагом машины.
В зависимости от способа доставки спиленных деревьев в
пакетоформирующее устройство выбирают соответствующий
способ сталкивания дерева с пня.
22

23.

4.2 Бензомоторные цепные пилы
и вспомогательный инструмент
4.2.1 Бензомоторные цепные пилы
Для валки деревьев разработаны и выпускаются
различные конструкции отечественных и зарубежных машин.
Однако
основные
объёмы
валки
выполняются
бензомоторными пилами.
Бензомоторные пилы предназначены для валки деревьев,
обрезки сучьев, раскряжёвки хлыстов на сортименты и
выполнения вспомогательных работ.
Бензомоторные пилы по назначению делятся на
специальные (с высоким расположением рукояток) и
универсальные (с низким расположением рукояток). По весу
они делятся на легкие (6,5…8 кг и мощностью до 3кВт),
средние (9…11 кг и мощностью 3…4 кВт) и тяжёлые (свыше
12 кг и мощностью 4,5…6 кВт). По наличию редуктора:
23
редукторные и безредукторные.

24.

Российские фирмы выпускают специализированные
бензомоторные пилы «Урал-2Т Электрон», «Дружба-4М
Электрон», М-228 с высоким расположением рукояток и
универсальные пилы «Тайга-245» и «Урал-44 (Крона-202)»
а
в
б
г
Рис. 4.6. Бензомоторные
пилы: а – МП-5 «Урал-2»;
б – М-228;
в – «Тайга-245»;
г – «Крона-202»:
1 – двигатель; 2 – муфта
сцепления; 3 – редуктор;
4 – пильный аппарат;
5 – рукоятки; 6 – стартер
24

25.

Основными ведущими фирмами в Европе, производящими
универсальные цепные бензиномоторные пилы, являются
«STIHL» (Германия) и скандинавский концерн
«Электролюкс», выпускающий пилы марок «HUSQVARNA»,
«JONSERED» и др. В последнее время отдается
предпочтение пилам фирмы «STIHL» и «HUSQVARNA», так
как они отличаются высокой надежностью, безопасностью в
эксплуатации, легкостью запуска двигателя.
Общее устройство двигателя и пильного аппарата
импортных пил принципиально не отличается от устройства
отечественных универсальных пил. Так, например, пила
“Хускварна – 51” (рис. 4.7) легка в управлении и отличается
высокой мощностью даже на малых оборотах.
25

26.

Рис. 4.7. Бензопила “Хускварна – 51”
26

27.

В последнее время фирма “Хускварна” приступила к
выпуску бензопил с высоким расположением рукояток (рис.
4.8), предназначенных для валки и раскряжевки. При массе
6,0 кг пила оснащена двигателем мощностью 3,5 кВт с
рабочим объемом цилиндра 62 см3.
Рис. 4.8. Пилы: а – Husqvarna 262ХРН; б – Husqvarna 365H27

28.

Бензопила модели “Штиль – 036” (Германия) является
первой в мире пилой с тормозом пильной цепи трехкратного
действия. Блокировка ручки управления газом у этой пилы
служит в качестве разобщающего рычага тормоза пильной
цепи (рис. 4.9).
Рис. 4.9. Бензомоторная пила “Штиль – 0.36”
28

29.

Некоторые же модели шведских бензопил (рис. 4.10)
оснащаются системой катализаторной очистки. Никакого
дыма, чище выхлопные газы.
Рис. 4.10. Бензомоторная пила “Хускварна – 242ХР/XP GСАТ”
29

30.

Таким образом, по сравнению с конструкциями других
лесозаготовительных машин и оборудования в разработке
и создании переносных моторных инструментов, достигнут
весьма высокий уровень технического развития, однако
физические соотношения возможностей моториста и
параметры бензопил еще недостаточно совершенны.
При заготовке сортиментов бензопилой моторист
поочередно выполняет валку, обрезку сучьев, раскряжевку
и окучивание полученных в ходе этих работ сортиментов.
Рабочая поза моториста при этом непрерывно меняется,
вследствие чего нет монотонности труда, равномерно
нагружаются все группы мышц, снижается вредное
воздействие бензопилы.
30

31.

Работоспособность и производительность бензомоторной
пилы во многом зависит от пильной цепи – главного
элемента пильного аппарата. От режущих свойств и
конструкции пильной цепи зависит и область применения
пилы.
Наибольшее применение получили цельноштампованные
трехрядные неразборные пильные цепи двух типов по
форме режущих зубьев:
с зубцами Г-образного профиля сложной формы,
выполняющими всю работу по образованию дна и стенок
пропила и транспортированию опилок;
с плоскими зубцами, каждый из которых выполняет
определенную работу при пилении.
31

32. По шагу цепи пильные цепи подразделяются на: мелкозвенные; крупнозвенные. В пильных цепях российского производства шаг цепи -

это
расстояние между осями двух смежных заклепок, в
зарубежных - это расстояние между тремя любыми
последовательно расположенными осями заклепок,
разделенное на два (рис. 4.11).
Рис. 4.11. Измерение шага
пильной цепи
32

33.

Мелкозвенные пильные цепи применяются в переносных
моторных пилах, крупнозвенные - в механизмах срезания
лесозаготовительных машин. Они сконструированы по
одному принципу и выпускаются с шагом 6,35; 8,25; 9,32;
10,26; 12,2; 15; 18,3; 20 и 30 мм. Чем меньше шаг заклепок,
тем более плавно движется пильная цепь. Российские
пильные цепи имеют торговую марку ПЦУ и ПЦП (например
ПЦУ-10,26), зарубежные:
ST1HL-OILOMATIC, OREGON, ИЗО...Н64 и др.,
которые включают большое число модификаций
(отличаются типом цепи, шагом и толщиной ведущего
звена), но в ряде случаев могут быть взаимозаменяемы.
33

34. Универсальная пильная цепь

Рис. 4.12. Отдельные детали пильной цепи Oilomatic: 1 – левый режущий зуб;
2 –правый режущий зуб ; 3 – ведущее звено; 4 – соединительное звено с
закатанными заклепками; 5 – соединительное звено; 6 – бугорчатое ведущее
34
звено; 7 – трехбугорчатое соединительное звено; 8 – ограничитель подачи

35. Режущее звено (рис. 4.13) – наиболее сложная деталь пильной цепи, состоящая фактически из двух частей: ограничителя глубины

пропила и режущего элемента с
контурным углом резания Г-образной формы.
35
Рис. 4.13. Режущее звено пильной цепи

36. Рабочие характеристики режущего звена (рис. 4.14) определяют многочисленные факторы

Рис. 4.14. Параметры Г-образного зуба: а – режущий угол; б – угол
боковой грани; в – угол заточки верхней грани; г – глубина резания
36

37. По форме Г-образный зуб может быть двух видов (рис. 4.15) чизельного и чипперного типа

Рис. 4.15. Формы Г-образного зуба: а – чизельного типа;
б – чипперного типа
37

38. Очень важна для обеспечения долгосрочной и правильной работы пильной гарнитуры ее эффективная смазка. В конструкции цепных пил

для нее предусматривается
специальный насос (рис. 4.17), которым масло нагнетается
через специальные отверстия из маслобака в зону паза шины.
Рис. 4.17. Насос для смазки пильного аппарата
38

39. Для ухода за цепями необходимы два вида напильников - плоские и круглые (рис. 4.19, а и б).

Рис. 4.19. Напильники и шаблоны: а – круглый напильник; б – плоский напильник; в – шблоны
Рис. 4.20. Правила заточки цепи: а – угол напильника; б – направление напильника
39

40. Чтобы глубина резания оставалась неизменной необходимо периодически стачивать ограничитель пропила. При этом движение

напильника должно быть в
одном напрвлении (рис. 4.21, б).
Рис. 4.21. Пложение напильников: а – при заточке; б – при стачивании ограничтеля пропила
40

41. Для удержания пильного аппарата при заточки цепи непосредственно на месте работы предусмотрены специальные струбцины (рис.

4.22):
Рис. 4.22. Струбцины
41

42. 4.2.3 Вспомогательных инструментов на валке деревьев

В качестве вспомогательных инструментов на валке
деревьев бензопилами применяют: валочные клинья,
вилки, лопатки (рис. 4.24), гидравлические клинья
типа КГМ-1А (рис. 4.25), домкраты ДГМ-16 и
пневмоподушки (рис. 4.26).
42

43.

а
б
Рис. 4.24. Валочные приспособления:
а – валочные клинья;
б – лопатки фирмы «Хускварна»
43

44.

44

45.

Рис. 4.26. Приспособление
типа пневмоподушки «гибкий
баллон»:
1 – специальное гнездо
для отбора давления
из
камеры сгорания двигателя;
2
–
охлаждающий
змеевик; 3 – резиновый
шланг; 4 – рабочий орган
приспособления – валочная
подушка,
состоящая
из
штуцера 6, стального листа 7
с резиновой диафрагмой 5.
45