Для полного понимания рассматриваемого вопроса необходимо рассказать, что из себя представляют лесозаготовительные машины.

Лесозаготовительные машины - машины и механизмы, применяемые при лесозаготовительных (лесосечных) работах. В зависимости от выполняемых операций различают машины валочные, трелёвочные, сучкорезные, окорочные, валочно-пакетирующие, валочно-трелёвочные, сучкорезно-раскряжёвочные, лесопогрузочные и др. Подавляющее большинство машин устанавливают на гусеничных, реже на колёсных тракторах в виде навесного оборудования либо являются самостоятельными агрегатами на гусеничном ходу. Валочная машина представляет собой шасси гусеничного трактора, на котором смонтированы механизм срезания (цепная пила), направленной валки дерева (выдвижная балка), механизм удаления снега от спиливаемого дерева (отвал как у бульдозера), кабина тракториста. Управление всеми механизмами осуществляет тракторист из своей кабины с помощью гидросистемы. Максимальный диаметр срезаемого дерева 120 см. Сучкорезные машины предназначены для очистки поваленных деревьев от сучьев. Они также монтируются на гусеничных тракторах, но бывают и стационарные сучкорезные установки. Основные узлы: захват и сучкорезная головка. При резке сучьев захват удерживает ствол дерева и протаскивает его через сучкорезную головку с ножами. Для обрезки сучьев с одного дерева требуется в среднем 30-40 с. Окорочная машина очищает стволы поваленных деревьев от коры. Она содержит коросниматели (скребки для соскребания коры, ножи и фрезы, гидронож, срезающий кору водяной струёй под большим давлением) и подающий механизм (вальцевый или гусеничный); существуют также окорочные машины, в которых кора удаляется химическим, электрическим и другими способами. Трелёвочная машина, или трелёвочный трактор, служит для сбора и перемещения (трелёвки) деревьев от места валки до лесопогрузочного пункта. Имеет погрузочное устройство в виде щита позади кабины тракториста, на который с помощью лебёдки втаскивают концы стволов и там закрепляют, или манипулятор с захватом, который собирает стволы поваленных деревьев в пачки в специальном зажимном устройстве - конике. При трелёвке стволы деревьев, закреплённые одним концом на трелёвочном тракторе, волочатся по земле или снегу. Валочно-пакетирующая машина срезает деревья и формирует пачки стволов. Внешне машина напоминает экскаватор, только на конце его "руки" находится не ковш, а захватно-срезающее устройство, при помощи которого дерево срезается и, зажатое захватами, переносится в вертикальном положении к месту пакетирования, где укладывается в пачку. Валочно-трелёвочная машина представляет собой трелёвочный трактор, оснащённый валочными механизмами. Она предназначена для срезания и валки деревьев, формирования их в пачки и трелёвки к лесовозной дороге. Лесопогрузочные машины предназначены для подъёмно-лесозаготовительных работ с лесоматериалами. К ним относятся разнообразные грузоподъёмные краны, лесопогрузчики, лесоштабелёры, транспортно-сплоточные агрегаты, лебёдки и т.п. Краны, снабжённые грейферами, стропами или крюками, служат для разгрузки деревьев с лесовозного транспорта и погрузки в вагоны, на платформы и т.д., штабелёвкия стволов, погрузки и разгрузки барж и пр.; лесопогрузчики - самоходные машины на гусеничном или колёсном ходу - набирают и укладывают лесоматериалы (в штабеля, на лесовозный транспорт), транспортируют их на территории лесоперерабатывающих предприятий и складируют; лесоштабелёры применяют для штабелёвки круглых лесоматериалов и сброса их в воду на приречных складах. Транспортно-сплоточные агрегаты - колёсные или гусеничные тракторы с прицепными устройствами, на которые укладывается древесина. Агрегаты формируют, стягивают пучки и транспортируют их к месту формирования плотов. Применение лесозаготовительных машин позволяет механизировать особо трудоёмкие операции лесозаготовительного производства и существенно повысить производительность труда.

Применение той или иной системы машин в лесозаготовительном производстве определяется в первую очередь объемами лесных ресурсов, природно-производственными условиями лесных зон, требованиями в области экологии для успешного проведения в последующем лесовосстановительных работ, а также соотношением видов собственности на лесные ресурсы.

Процесс лесозаготовки состоит из нескольких видов работ - спиливания, повала, формирования пачки, обрезки сучьев, разделки на сортименты, а также операций по перемещению древесины (трелёвка, транспортировка), погрузке и разгрузке.

Характер работ, выполняемых лесозаготовительными машинами опять же зависит от вида древесины. Обычно древесина вывозится в таких видах: дерево, хлыст или полухлыст (дерево без кроны), сортимент (бревно определенной длины), технологическая щепа.

Анализ опыта лесозаготовок в различных регионах мира (Россия, США, Канада, Европа, Южная Америка, Юго-Восточная Азия) показывает, что вид вывозимой древесины выбирается, исходя из самых разных условий. Определяющим может быть характер рубки (сплошная или выборочная) либо концентрация лесозаготовок, размер лесозаготовительного участка и запасы древесины. При большой концентрации лесозаготовок предпочтительнее вывозка хлыстов или деревьев, при малой - вывозка сортиментов. Важное значение имеют и наличие нижних складов со стационарным оборудованием, состояние лесовозных дорог, расстояние перевозок, вид средств транспортировки древесины (автотранспорт, сплав и т.д.), а также требования потребителя к видам и характеристикам сырья.

Принципиальные технологические процессы на лесозаготовках и в России, и за рубежом остаются неизменными. Сейчас в России, США и Канаде, как и раньше, преобладают технологии с вывозом хлыстов или деревьев. В скандинавских странах предпочитают вывоз сортиментов. В других странах по необходимости применяют разные технологические процессы, а исходя из определенной технологии лесозаготовок выбирается направление совершенствования лесозаготовительной техники.

2. Устойчивость лесозаготовительных машин

Устойчивость лесозаготовительных машин - способность машин противостоять внешним силам, вызывающим отклонение от заданного направления движения или положения равновесия (крен, дифферент, и др.), и возвращаться к исходному режиму движения (положению равновесия) после прекращения действия этих сил. Устойчивость колёсных (гусеничных) машин определяется колёсной базой, колеей колёс, расположением центра тяжести, сцеплением колёс с дорогой, профилем и состоянием дороги и др. параметрами.

Потеря устойчивости ведет к опрокидыванию машин и вызывает, как правило, тяжелые несчастные случаи и значительный материальный ущерб.

На каждую машину действуют силы удерживающие и опрокидывающие. Отношение момента удерживающих сил (относительно точки или ребра опрокидывания) к моменту опрокидывающих сил называется коэффициентом устойчивости.

Коэффициент устойчивости определяют для следующих состояний машины: рабочего, нерабочего и транспортного. В практике, с целью повышения устойчивости машин, нормируют и применяют при конструировании машин коэффициент запаса устойчивости.

Лесозаготовительных машины, свободно перемещаясь по грунту, могут потерять устойчивость в случае передвижения с недопустимым продольным или поперечным уклоном, а также в рабочем состоянии при действии нагрузок в неблагоприятных для равновесия положениях. Во избежание потери устойчивости нормируются условия работы лесозаготовительных машин на подъемах и уклонах.

устойчивость лесозаготовительная машина

3. Общий анализ обеспечения устойчивости