Полная механизация рабочих процессов достигается системой машин, представляющей собой совокупность различных машин и орудий, взаимно связанных по своим технико-экономическим и технологическим показателям и обеспечивающих последовательность выполнения основных и дополнительных операций производственных циклов.
Система машин содержит четыре раздела: 1) введение; 2) зоны применения средств механизации в лесном хозяйстве; 3) технологические комплексы машин и перечень специальных технических средств; 4) перечень технических средств, заимствованных из других отраслей народного хозяйства и включенных в технологические комплексы для лесного хозяйства.
Главное направление в механизации рубок ухода — это сокращение количества обслуживающего машины персонала, снижение повреждаемости деревьев и утилизация вырубаемой древесины. В системе машин СССР для лесохозяйственного производства предусмотрены 33 машины и механизма для рубок ухода за лесом. Предусмотрена и специальная техника для вывозки и переработки заготовленных на рубках ухода лесоматериалов. Сравнительно большое количество разнообразной техники можно объяснить многообразием лесов СССР, различными методами рубок ухода и разной степенью использования вырубаемой биологической массы.
Для того чтобы обеспечить широкую область применения лесохозяйственных машин, в странах СЭВ была разработана и Постоянной комиссией по сотрудничеству в области сельского хозяйства одобрена Международная система машин для комплексной механизации сельского и лесного хозяйства. Предусмотрено 5 технологических процессов: вывозка хлыстов; вывозка коричневой, белой и зеленой щепы; вывозка деревьев; заготовка и вывозка древесной зелени; заготовка балансов в лесу. В целях осуществления названных технологий предусмотрено 23 машины и механизма. Рассмотрим некоторые конкретные перспективные машины, с помощью которых будут осуществлена машинная технология рубок ухода.
В лаборатории механизации Литовского НИИ лесного хозяйства создано базовое устройство — телескопический манипулятор, могущий служить базой для монтажа целого семейства рабочих устройств, для механизации ряда технологических операций на рубках ухода и других видах несплошных рубок.
Манипулятор установлен на тракторе МТЗ-52 и состоит из следующих основных узлов: несуще-защитной рамы; поворотной колонны с тележкой; телескопической стрелы; лебедки выдвижения и подтаскивания стрелы; пакетоформирующего устройства; канатов выдвижения и подтягивания стрелы; устройства для подвода масла к рабочему органу на конце стрелы и органов управления.
Несуще-защитная рама крепится к остову трактора, охватывая со всех четырех углов его кабину, и служит для установки манипулятора, а также для защиты кабины от внешних механических воздействий.
Поворотная колонна с тележкой установлена на верхней платформе несуще-защитной рамы и посредством гидроцилиндров позволяет осуществлять поворот тележки с телескопической стрелой в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Телескопическая стрела состоит из трех секций круглого профиля. Внешнюю секцию устанавливают в направляющих роликах подъемно-поворотной тележки. Для предотвращения поворота одной секции стрелы относительно другой, а также внешней секции относительно тележки на трубах жестко присоединены направляющие полосы, а в направляющих роликах для их пропуска проточены канавки. На конце стрелы монтируется рабочее оборудование.
Органы управления, при помощи которых приводятся в действие агрегаты, и механизмы манипуляторов, расположены в кабине трактора перед повернутым назад сиденьем оператора.
Для работы манипулятора на подтаскивании, складировании и трелевке древесины на конце телескопической стрелы установлен гидроуправляемый захват.
Захват, расположенный на конце телескопической стрелы, требует подвода масла для его работы. Телескопическая стрела постоянно меняет свою длину, поэтому здесь неприемлемы гидроприводы, устанавливаемые, например, на шарнирно сочлененных стрелах. С целью обеспечения надежной работы захвата в ЛитНИИЛХе создано устройство для подвода энергии к захвату по телескопической стреле.
Работа манипулятора на подтаскивании — трелевке состоит из следующих основных последовательно (или нескольких одновременно) выполняемых операций:
- поворота колонны, тележки и стрелы с захватом в сторону подтаскиваемого хлыста;
- выдвижения стрелы и захвата к хлысту;
- опускания стрелы и захвата на конец хлыста;
- зажима хлыста захватом;
- установки механизма подъема и поворота стрелы в плавающее положение;
- подтаскивания захвата с хлыстом к технологическому коридору;
- укладка хлыста в пакет;
- трелевки до погрузочной площадки.
При помощи манипулятора можно подтаскивать к технологическому коридору сортименты, хлысты (за вершины или за комли), маломерные деревья (за комли) и пакетировать их для последующей трелевки бесчокерным трелевочным оборудованием типа ТПР-1, «Муравей», «Трал» и др., а также пакетирующим устройством, размещенным на том же тракторе, что и манипулятор.
Фотохронометраж работы манипулятора, проведенный при его государственных испытаниях, показал, что он может быть успешно использован при двух технологических вариантах: 1) в качестве пакетирующего устройства для последующей трелевки отдельным трактором с бесчокерным оборудованием; 2) в качестве трелевочного агрегата для всего цикла трелевочных работ. Показатели производительности манипулятора (при обоих вариантах) сравнивались с показателями базового варианта — трелевки тракторами Т-40А или МТЗ, оборудованными широко распространенными в Литовской ССР универсальными трелевочными механизмами. При первом технологическом варианте, т. е. когда манипулятором осуществляется только пакетирование хлыстов у технологического коридора, а трелевка пакетов проводится отдельным трактором, производительность манипулятора составляет в зависимости от среднего объема пакетируемого хлыста 0,04—0,49 м3, в среднем 23,8—69,6 м3 в смену. В сочетании с затратами на трелевку этих пакетов суммарная выработка на один механизм составляет соответственно 11,9—34,8 м3 в смену, т. е. 88,3—111,8 % выработки базового трактора, обслуживаемого трактористом с чокеровщиком. Таким образом, пакетирование манипулятором за счет высвобождения чокеровщика обеспечивает сокращение расхода рабочей силы на трелевке на 32,5—40,5 %, что на 1000 м3 стрелеванной древесины дает экономию затрат труда, составляющую 23,8—32,5 чел.-дней.
При втором технологическом варианте, когда манипулятор выполняет цикл трелевочных работ (захват хлыста, подтаскивание, пакетирование, трелевку и штабелирование на погрузочной площадке), его производительность при вышеуказанных средних объемах трелюемого хлыста составляет 94,2—99,6 % производительности базового трактора Т-40А при обычной трелевке, т. е. 12,1—29,2 м3 в смену. Высвобождение чокеровщика при этом технологическом варианте обеспечивает сокращение затрат труда 22,1— 35,3 чел.-дня на каждую 1000 м3 стрелеванного леса. Это соответственно повышает производительность труда комплексной бригады лесозаготовителей, включая валку деревьев и обрубку сучьев, на 22—36 %, а выработка на трелевке увеличивается на 48-66 %.