Валка дерева, первоначальная операция основного технологического процесса лесосечных работ. Валка дерева без корней - отделение ствола с кроной от корневой системы с оставлением пня установленной высоты. Иногда проводят валку дерева с корнями - извлекание целого дерева из грунта путём вырывания или сваливания. Последний метод обеспечивает более полное применение биологической массы дерева, но его очень сложно использовать в зимний сезон. Выделяют валку механизированную (с помощью ручного мото- или электроинструмента) и машинную (с применением машин). Перед началом механизированной валки дерево оглядывают и избирают направление валки в соответствии с технологической картой разработки лесосеки, готовят рабочее место (очистка от кустарника и мешающих веток, подготовка путей отхода, расчистка снега вокруг дерева с целью снижения высоты пня при В., а также на дорожках для отхода вальщика от падающего дерева). Первоначальная операция валки - подпил - обеспечивает падение спиленного дерева в нужном направлении и предотвращение сколов в нижайшей части ствола. При В. тонкомерных деревьев диаметром (dK) 0,15-0,18 м на уровне спиливания делают подпил одним резом у основания ствола со стороны направления падения дерева. Наиболее распространены клиновидные подпилы, реализовываемые двумя резами: первый горизонтальный, а второй либо выше него, под углом 30-40° (рис. 1 б), либо ниже под тем же углом (второй метод используют в горных условиях при валке крупномерных деревьев). При диаметре дерева более 0,6 м подпил делают двумя горизонтальными резами. Ширина подпила (b) должна быть не менее 5 см. Глубина подпила (1п) для прямостоящих деревьев составляет 1/4 диаметра ствола в месте спиливания. У дерева, растущего с наклоном в сторону валки, а также у дерева с развитой кроной, глубина подпила должна быть равна 1/3 диаметра. При встречном ветре и валке в сторону, обратную наклону ствола, глубину подпила снижают до 1/5 диаметра ствола. Следующая операция - спиливание. Для этого со стороны, обратной подпилу, осуществляют горизонтальный рез (с) выше нижайшей плоскости подпила не менее чем на 2 см. Между резом спиливания и подпилом оставляют участок древесины ствола в виде перемычки, т. н. недопил, который обеспечивает падение дерева в нужном направлении. Рекомендуемая ширина недопила (п) у здоровых деревьев диаметром до 0,4 м - 2 см, 0,41-0,6 м - 3 см, более 0,6 м - 4 см. У деревьев, имеющих напенную гниль, ширина недопила вырастает на 2 см. Высота пня (Ь) после спиливания дерева не должна превышать 1 /3 диаметра пня. Сталкивание подпиленного дерева, т. е. придание импульса для В. дерева в нужном направлении, проводит один вальщик либо вальщик с помощником, применяя разнообразные инструменты или приспособления: клинья (из легких сплавов или ударостойкой пластмассы), валочные лопатки (ножные или ручные), гидравлические клинья и гидродомкраты. Валочные лопатки используют для сталкивания подпиленного дерева диаметром до 0,25 м, клинья - диаметром до 0,6 м, а гидродомкраты - для более крупных деревьев. При валке дерева широкое использование находят бензиномоторные пилы. Машинный метод валки дерева выполняется с помощью однооперационных и многооперационных машин: валочных, валочно-пакетирующих, валочно-трелевочных, валочно-сучкорезно-раскряжевочных (харвестеров), валочно-сучкорезноаскряжевочно-транспортных (харвестеров или форвардеров). Валочные машины применяют редко, т. к. они повреждают почвенный покров и подрост. Максимальное использование на лесозаготовительных предприятиях РФ при заготовке древесных хлыстов приобрели валочно-пакетирующие машины ЛП-19А, ЛП-60-01А, МЛ-119А, а также валочнорелевочные машины ЛП-49 и ЛП-58-01.

Валочно-пакетирующие машины используют на рубках главною пользования и рубках ухода. В зависимости от среднего объёма хлыста их плодотворность достигает 50-60 м3/ч. Валочно-пакетирующая машина ЛП-19А (рис. 2) спиливает деревья и создаёт из них пачку в процессе сплошных рубок главного пользования. Используется в равнинной территории с уклоном не более 8°. Применение машины в комплексе с трелевочными тракторами, снабжёнными манипуляторами, обеспечивает значительный рост производительности труда на протяжении всего цикла лесосечных работ. Наиболее эффективно применять эту машину при среднем объёме хлыста 0,8 м3. Максимальный диаметр срезаемых деревьев на высоте 1,3 м - 0,6 м. Машина ЛП-19А сконструирована на базе гидравлического экскаватора ЭО-4121 и гусеничного трелевочного трактора ТТ-4. С. состоит из следующих основных частей: ходовой системы, опорно-поворотного устройства, поворотной платформы, на которой установлены кабина машиниста, силовая установка и гидросистема, закрытые капотами. На поворотной платформе располагается также манипулятор, состоящий из стрелы, рукояти и захватно-срезающего устройства. Ходовая система машины гусеничная, многоопорная, с балансирной подвеской. Поворотная платформа может неограниченно вращаться как по часовой стрелке, так и против нее. Захватно-срезающее устройство служит для захвата и спиливания вырастающих деревьев, а также для сдерживания дерева после спиливания при переносе к месту укладки в пачку. Это устройство шарнирно зафиксировано на конце рукояти. Привод всех механизмов, в т. ч. и ходовой системы. Максимальный вылет манипулятора, считая от центра поворота платформы (до оси захватываемого дерева), - 8 м, минимальный вылет - 3,5 м. При работе машина движется по оси ленты шириной 14-15 м. Цикл работы включает захват, спиливание деревьев и создание из них пачек, укладывание их на землю под углом к волоку или параллельно его оси вслед за машиной. Валочно-трелевочные машины предопределены для спиливания деревьев, создания из них пачек и их трелевки на погрузочную площадку. В зависимости от применямых комплекса машин и технологии лесосечных работ могут трудиться также в режиме валки-пакетирования или только валки и исполнять вспомогательные работы по расчистке ветровалов и раскряжевке сваленных деревьев. Используют в равнинной территории с уклоном не более 14°. Валочно-трелевочные машины состоят из базового трактора, колонны, манипулятора, подвески, захватно-срезающего устройства (ЗСУ), коника и толкателя Колонна служит для крепления и поворота манипулятора, состоит из неподвижной и поворотной частей. Подъем стрелы осуществляется двумя гидроцилиндрами, а поворот колонны вокруг вертикальной оси - реечным механизмом. Второй конец стрелы шарнирно сочленен с рукоятью, перемещение которой осуществляют гидроцилиндром. На нижнем конце рукояти зафиксирована подвеска, при помощи которой захватно-срезающее устройство передвигается в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Захватно-срезающее устройство специализировано для зажима, срезания, направленной валки, и укладки деревьев в коник; включает сварную раму, на которой расположены захватные рычаги, механизм срезания (пильная цепь), гидромотор привода пильной цепи, гидроцилиндры, защищающее устройство и кожухи. Коник рычажного типа с канатной обвязкой.

Техническая характеристика валочно-трелевочных машин

Продуктивность машин достигает 12-18 м3/ч в зависимости от среднего объёма хлыста и расстояния трелевки. С 70-х годов XX в. в странах Скандинавии, а затем в США и Канаде, начались разработка и испытания передвижных многооперационных машин для выполнения В., обрезки сучьев и раскряжевки хлыстов на сортименты - харвестеров. В состав харвестера входит базовая машина (гусеничный или колесный трактор либо экскаватор, особенное шасси с энергетической установкой), на которую монтируется технологическое оборудование. Харвестеры характеризуются следующими техническими параметрами:

Мощность двигателя, кВт 80-160
Масса, т 10-15
Вылет стрелы манипулятора, м до 10 м
Максимальный диаметр, м:
пропила 0,55-0,70
протяжки 0,40-0,60

В настоящее время харвестеры вытесняют др. машины при «сортиментной» технологии лесозаготовок. Харвестеры делят на одномодульные и двухмодульные. В одномодульном харвестере комбинированный валочно-сучкорезно-раскряжевочный аппарат (головка) монтируется на конце стрелы манипулятора с вылетом 7-12 м Такая компоновка споспешествует сохранению подроста и элиминирует перехваты брабатываемого дерева. В двухмодульном харвестере валочный механизм установлен на конце манипулятора, а сучкорезно-раскряжевочный - на отдельном шасси. Такие машины менее мобильны, но дозволяют обрабатывать деревья больших диаметров и проводить предварительную сортировку брёвнышек (сортиментов) благодаря возможности поворота сучкорезно-раскряжевочного аппарата на угол до 270°. У большинства харвестеров манипулятор рычажно-телескопический, захваты грейферного (клещевого) типа, механизм протяжки ствола - вальцовый, механизм обрезки сучьев - ножевой, механизм пиления - цепная пила с гидроприводом. Харвестеры оснащены автоматизированной системой управления и контроля, бортовыми процессорами и компьютером. Отечественный харвестер МЛ-20 сотворён на базе валочно-пакетирующей машины ЛП-19А. На рукояти манипулятора вместо захватно-срезающего устройства смонтирована харвестерная головка, которая состоит из рамы-стойки, захватного устройства, обрезающего устройства в виде шины и пильной цепи с гидравлическим приводом, механизмов подачи, протяжки, отмера длин, ножей для обрезки сучьев. Механизм подачи включает вальцы с приводом и редукторы с приводом их сведения и разведения. Шарнирная система крепления механизма протяжки и сучкорезных ножей позволяет плотно прижимать их к стволу и осуществляет чистую обрезку сучьев. Цикл работ включает следующие технологические операции: наводка харвестерной головки на дерево (перемещением манипулятора), его зажим и удержание в вертикальном положении, спиливание, подъем на высоту 6-7 м, протяжка в вертикальном положении через сучкорезное устройство до упора комля дерева в землю, перемещение головки и срезание сортимента необходимой длины. Оставшуюся часть дерева поднимают на высоту 6-7 м, и процесс повторяется. С одного места машина заготавливает все деревья в пределах вылета манипулятора, затем переезжает к др. группе деревьев. Продуктивность харвестера - 40-50 деревьев за 1 ч.